Małe ziarenko z planetoidy Ryugu ujawniło sekret planetoidy: djerfisherit, czyli minerał, który powstaje w gorących, ubogich w tlen warunkach, których, jak sądzimy, Ryugu nigdy nie doświadczyła.
Niespodziewane odkrycie wskazuje, że planetoida albo doświadczyła znacznych skoków temperatury, albo przechwyciła egzotyczny materiał transportowany przez wczesny Układ Słoneczny.
Przeprowadzone badania mikroskopowe i chemiczne podważają obecnią teorię, że Ryugu jest kompozycyjnie jednorodna i wskazują na znacznie bardziej chaotyczne mieszanie się bloków budulcowych planet. Naukowcy zamierzają kontynouwać analizę materiału z Ryogu, aby odkryć prawdziwe pochodzenie ziarna i dowiedzieć się, w jaki sposób naprawdę powstały pierwotne asteroidy.
Próbki Ryugu z Hayabusa2
Ryugu należy do bogatej w węgiel rodziny planetoid „typu C”, a jej skały przypominają rzadkie meteoryty chondrytowe CI, które kiedyś nasiąknęły wodą. Te próbki działają jak zamrożone kapsuły czasu z początków Układu Słonecznego.
Nieskażone ziarna pochodzące z planetoidy Ryugu zostały dostarczone na Ziemię przez japońską sondę Hayabusa 2 w grudniu 2020 r.
Sama Ryugu jest częścią większego ciała macierzystego, które powstało między 1,8 a 2,9 miliona lat po powstaniu Układu Słonecznego. Uważa się, że to ciało macierzyste powstało w zewnętrznej części Układu Słonecznego, gdzie woda i dwutlenek węgla występowały w postaci lodu. Wewnątrz tego ciała, ciepło generowane przez rozpad pierwiastków radioaktywnych spowodowało stopienie się lodu około 3 milionów lat po jego powstaniu. Szacuje się, że temperatura tego procesu utrzymywała się poniżej około 50℃.
Mikrofotografia elektronowa skaningowa ziarna nr 15 płytki próbnej C0105-042 z Ryugu, w której odkryto djerfisherit. Źródło: Hiroshima University/Masaaki Miyahara
Skąd djerfisherit na Ryugu
Teraz zespół z Uniwersytetu w Hiroszimie zauważył coś, czego nikt się nie spodziewał: drobinki minerału djerfisheritu — zawierającego potas siarczku żelaza i niklu — wewnątrz jednego ziarna Ryugu.
Minerał ten został po raz pierwszy opisany w 1966 roku przez L.H. Fuchsa i nazwany na cześć Daniela Jerome’a Fishera, amerykańskiego mineraloga. Djerfisherit występuje w różnych środowiskach geologicznych i w niektórych meteorytach, takich jak meteoryt St. Mark's i Kota-Kota. W Polsce djerfisherit jest niezwykle rzadki i nie odnotowano jego występowania w znanych złożach.
Odkrycia dokonano, gdy naukowcy przeprowadzali eksperymenty, aby zrozumieć wpływ wietrzenia ziemskiego na ziarna Ryugu. Podczas obserwacji ziaren za pomocą transmisyjnej mikroskopii elektronowej z emisją polową (FE-TEM) pod kątem wpływu wietrzenia, badacze odkryli djerfisherit w ziarnie numer 15 płytki próbki C0105-042. Jest to zaskakujące, ponieważ djerfisherit zwykle tworzy się w skrajnie ubogich w tlen, wysokotemperaturowych środowiskach znajdujących się głęboko w innych, bardzo różnych meteorytach. Odkrycie go w Ryugu jest więc jak znalezienie nasiona palmy zatopionego w arktycznym lodzie.
Mikrofotografia elektronowa w jasnym polu transmisyjnym inkluzji djerfisheritu w ziarnie nr 15 płytki próbnej C0105-042 z Ryugu. Źródło: Hiroshima University/Masaaki Miyahara
Tajemnica Ryugu
Ciała macierzyste chondrytów enstatytowych, o których wiadomo, że zawierają djerfisherit, uważa się za powstałe w wewnętrznej części Układu Słonecznego. Obliczenia termodynamiczne wskazują, że djerfisherit w chondrytach enstatytowych powstał bezpośrednio z gazu o wysokiej temperaturze. Niezależnie od tego, eksperymenty syntezy hydrotermalnej wykazały, że djerfisherit może również powstać w wyniku reakcji między płynami zawierającymi potas a siarczkami Fe-Ni w temperaturach powyżej 350℃.
Skłoniło to zespół do zaproponowania dwóch hipotez dotyczących obecności djerfisheritu w ziarnie Ryugu: albo to ziarno przybyło z innego źródła podczas formowania się macierzystego ciała Ryugu, albo powstał samoistnie, gdy temperatura Ryugu wzrosła powyżej 350℃.
Wstępne dowody wskazują, że hipoteza o wewnętrznym powstaniu jest bardziej prawdopodobna. Następnym krokiem będzie przeprowadzenie badań izotopowych tego i innych ziaren Ryugu w celu ustalenia ich pochodzenia.
„Naszym celem jest odtworzenie wczesnych procesów mieszania i historii termicznej, które ukształtowały małe ciała takie jak Ryugu, co pozwoli nam lepiej zrozumieć proces powstawania planet i transportu materii na wczesnym etapie istnienia Układu Słonecznego” – mówi Masaaki Miyahara, główny autor opublikowanego badania.
Więcej informacji: publikacja “Djerfisherite in a Ryugu grain: A clue to localized heterogeneous conditions or material mixing in the early solar system” autorów Masaaki Miyahara i in., 2025, Meteoritics & Planetary Science.
DOI: 10.1111/maps.14370
Opracowanie: Joanna Molenda-Żakowicz
Na ilustracji: Artystyczna wizja japońskiej misji Hayabusa2 nad planetoidą Ryugu. Źródło: JAXA
