Przejdź do treści

Zaskakująca suchość asteroidy Ryugu

img

Japońska sonda Hayabusa2 od czerwca 2018 roku krąży wokół Ryugu - asteroidy klasy C, należącej do grupy Apolla. Już pierwsze analizy danych z misji przyniosły wiele zaskoczeń. Badania obiektów takich jak ten może pomóc w poznaniu jak formowała się Ziemia i jak znalazła się na niej woda i związki chemiczne prowadzące do powstania życia.

Pierwsze wnioski z badań asteroidy Ryugu opublikowano w trzech artykułach naukowych na łamach czasopisma Science. Pierwsza praca opisuje charakterystykę fizyczną obiektu, druga traktuje o składzie chemicznym asteroidy, a trzecia o jej geomorfologii, kolorze i właściwościach termicznych. W poniższym artykule podsumowujemy najważniejsze odkrycia.

Zachowany świadek początków Układu Słonecznego

Ryugu to idealny obiekt do badania, jeśli chcemy poznać jak powstawał Układ Słoneczny. Każdy układ planetarny powstający wokół gwiazdy oprócz uformowania planet generuje pasy drobniejszych obiektów. Wokół Słońca mamy dwa takie pasy: położony za orbitą Neptuna Pas Kuipera oraz Pas Planetoid między orbitami Jowisza i Marsa. W pasie planetoid podczas ewolucji Układu Słonecznego przesuwała się linia śniegu, czyli odległość, w której woda ulegała zestaleniu. Dlatego obiekty zewnętrzne pasa mogły mieć zupełnie inną historię powstawania niż inne obiekty, leżące wtedy bliżej Słońca.

Kolejnym czynnikiem wpływającym na ewolucję obiektów macierzystych, z których pochodzą badane obecnie asteroidy są ich przeszłe procesy termiczne. Duże planetoidy podgrzewały się od wewnątrz dzięki rozpadowi promieniotwórczemu co powodowało, że w końcu żelazo w ich wnętrzu ulegało stopnieniu i powstawało jądro. Materiał z takich obiektów nie ma już takiego samego składu chemicznego jak na początkach naszego układu.

Mniejsze ciała niebieskie mogły jednak uniknąć częściowo takiemu topnieniu, przez co lepiej zachować pierwotny stan. Takim przykładem są meteoryty należące do grupy chondrytów węglowych, z których możemy dużo powiedzieć o historii Układu Słonecznego. Sondy takie jak Hayabusa2 czy OSIRIS-REx dają bezpośrednie połączenie między tymi meteorytami, a asteroidami z pasa planetoid.

Analiza spektrometryczna w bliskiej podczerwieni wykazała, że Ryugu ma w sobie pewną (stosunkowo niską) liczbę minerałów z grupami hydroksylowymi OH. To oznacza, że w przeszlości "suche" minerały musiały być uwodnione w obecności wody. Analiza morfologiczna wskazuje, że skały asteroidy były poddawane zmianom termicznym i obiekt musi pochodzić z większej planetoidy macierzystej. Prawdopodobnie po uformowaniu się skalistych planet w okresie intensywnego bombardowania i kolizji z takiego macierzystego obiektu powstała Ryugu. Historię tę dopełnia analiza kraterów - ich niewielka ilość wskazuje na geologicznie krótki żywot Ryugu. 

Niespodziewana suchość

Jak podkreślają naukowcy związani z misją, największym zaskoczeniem do tej pory jest brak wody na asteroidzie, a konkretnie minerałów zawierających związki wody. Zarówno obserwacje w świetle widzialnym jak i spektrometria bliskiej podczerwieni wskazują, że powierzchnia asteroidy jes sucha. Prawdopodobnie odwodnienie musiało nastąpić jeszcze w macierzystej planetoidzie, na skutek procesów termicznych i podgrzewania przez ciągłe kolizje z innymi obiektami. Słaby sygnał minerałów z grupą OH może też wynikać po prostu ze słabych procesów uwadniających minerały na obiekcie macierzystym.

Ten fakt zmieni na pewno modele opisujące skład chemiczny wczesnego Układu Słonecznego. Dziś wiemy bowiem, że woda znajdująca się na Ziemi pochodzi z asteroid, odległych komet i pyłu, z którego powstało Słońce.

Jak podkreśla prof. Suiji Sugita z Uniwersytetu w Tokio, jeden z naukowców pracujących nad danymi z misji - Istnieje niezliczona ilość układów planetarnych poza Układem Słonecznym. Wiedza o tym jak w przeszłości powstał nasz układ może nakierować nas gdzie szukać życia poza nim.

Brak wody na Ryugu jest o tyle zaskakujące, że planetoida ta jest stosunkowo młoda. Jej wiek szacuje się na 100 mln lat. To oznacza, że macierzysty obiekt, od którego pochodzi musiał być równie suchy.

Naukowcy zastanawiają się też dlaczego tak fundamentalnie różnią się w niektórych aspektach dwie podobne, badane obecnie asteroidy. Amerykańska sonda OSIRIS-REx od grudnia 2018 roku bada Bennu - tak samo ciemną asteroidę węglową o niemal identycznym kształcie bączka z grubym wybrzuszeniem na równiku. Bennu jest jednak bogata w wodę.

Jednolitość powierzchni

Choć obserwacje naziemne sugerowały powierzchniowe zróżnicowanie Ryugu, to sonda zastała bardzo jednolitą powierzchnię - materiał skalny o podobnym składzie wymieszany na obszarze całego obiektu. To jednak nie do końca zła wiadomość. Dzięki temu skąd sonda nie pobrałaby próbek, to będą one stanowić dobre odzwierciedlenie składu chemicznego i właściwości całej asteroidy. Jednolitość pozwoli też łatwiej kalibrować instrumenty naukowe i walidować wyniki pomiarów.

Jak wygląda Ryugu?

Ryugu to asteroida C-węglowa - pozostałość po procesie powstawania Układu Słonecznego wokół mgławicy słonecznej. Zespół misji ocenia gęstość obiektu na zaledwie 1,2 g/cm3, co sugeruje wysoką porowatość jej wnętrza (ponad 50%).

Wysoka obecność wystających głazów sugeruje typową budowę asteroidy - jako stos zlepionych skał. Analiza nachyleń powierzchni wskazuje, że obecny kształt asteroidy wynika z dwukrotnie większej prędkości rotacji Ryugu w przeszłości. Siły odśrodkowe podczas większej rotacji obiektu mogły być odpowiedzialne za wymieszanie i ujednolicenie materiału skalnego na powierzchni, jakie widzimy obecnie.

Udane utworzenie sztucznego krateru

Japończykom udało się przeprowadzić w kwietniu operację utworzenia sztucznego krateru na powierzchni asteroidy. Na początku poprzedniego miesiąca sonda zniżyła się nad asteroidę, by wypuścić na jej powierzchnię ładunek wybuchowy.

Statek zniżył się następnie i ze zdjęć na wysokości 1700 m dostrzegł utworzony krater o średnicy około 10 m. Krater odsłonił świeży materiał skalny, którego właściwości będą teraz badane.

img
Obraz fragmentu powierzchni Ryugu przed i po operacji utworzenia sztucznego krateru. Na prawym obrazku zaznaczono, mierzący 10 metrów nowy krater. Źródło: JAXA.

Co w przyszłości?

Sonda Hayabusa2 pozostanie w pobliżu asteroidy Ryugu do końca 2019 roku. Planowane jest jeszcze jedno lądowanie z poborem próbek. Prawdopodobnie w lipcu na powierzchnię zostanie wypuszczony przez sondę kolejny łazik MINERVAII. W 2020 roku na Ziemię powinna powrócić kapsuła ze zdobytymi próbkami z asteroidy.

Na podstawie: Uniwersytet w Tokio/Science

Więcej informacji:


Na zdjęciu tytułowym: Asteroida Ryugu z zaznaczoną osią obrotu i charakterystycznymi elementami na powierzchni. Źródło: JAXA.