Just nu är den japanska Aerospace Exploration Agency´s (JAXA)
Hayabusa2 rymdskepp är upptagen med att utforska asteroiden 162173 Ryugu. Liksom föregångaren består detta av ett prov-återuppdrag, där regolith från asteroidens yta kommer tillbaka hem för analys. Förutom att berätta mer om det tidiga solsystemet, förväntas dessa studier belysa ursprunget till jordens vatten (och kanske till och med liv).
Samtidigt har forskare här hemma varit upptagna med att undersöka de prover som återlämnats från 25143 Itokawa av Hayabusa1 rymdskepp. Tack vare en nyligen genomförd studie av ett par kosmokemister från Arizona State University (ASU) är det nu känt att denna asteroid innehöll rikliga mängder vatten. Från detta uppskattar teamet att upp till hälften av vattnet på jorden kunde ha kommit från asteroiden och kometen påverkar miljarder år sedan.
Denna studie, som var första gången prover från ytan på en asteroid undersöktes för vatten, dykte nyligen upp i tidskriften Vetenskapliga framsteg. Studieteamet bestod av Ziliang Jin och Maitrayee Bose, en postdoktor och lektor vid ASU: s School of Earth and Space Exploration (SESE).
Det nuvarande vetenskapliga samförståndet är att asteroider består av material som finns kvar från bildandet av solsystemet. Studien av dessa organ förväntas därför avslöja saker om dess tidiga historia och utveckling. Det som Jin och Bose fann, efter att ha undersökt prover från JAXA, var att de berikades i vatten jämfört med genomsnittet för föremål som hittades i det inre solsystemet.
Och Bose indikerade i en intervju med ASU nu, denna studie möjliggjordes tack vare samarbetet mellan ASU och JAXA, även om de var förvånade över att höra vad hon och Jin letade efter:
”Det var ett privilegium att den japanska rymdbyrån JAXA var villig att dela fem partiklar från Itokawa med en amerikansk utredare. Det speglar också bra på vår skola ... Tills vi föreslog det, tänkte ingen leta efter vatten. Jag är glad att rapportera att vår kärlek lönade sig. ”
För att studera de fem proverna, var och en av dem
I två av de fem partiklarna identifierade teamet pyroxen, ett mineral som (på jorden) har vatten som en del av dess kristallstruktur. Jin och Bose misstänkte också att kornen kan innehålla spår av vatten, även om de var oklara hur mycket. Itokawas långa historia skulle ha inkluderat uppvärmningshändelser, stötar, chocker
NanoSIMS-mätningarna bekräftade denna hypotese och avslöjade att provkornen i sig var rik på vatten. Men det som var förvånande var bara hur rika de var. Detta indikerar att asteroider som Itokawa (som anses vara ”torra”) kan hysa mer vatten än vad forskare tidigare trodde.
På grund av dess sammansättning, som främst består av silikatmineraler och metaller, har planetforskare utsett Itokawa till en S-klass asteroid. Mätningen bara 500 meter (1800 fot) i längd och 215 till 300 (700 till 1000 fot) i diameter, cirklar asteroiden solen var 18: e månad med ett medelavstånd på 1,3 AU - passerar inom jordens bana till lite bortom Mars .
Objekt som är Itokawas storlek tros vara fragment som bröt av större asteroider i S-klass. Trots att de är små tros dessa asteroider ha hållit oavsett vatten och flyktiga material (kväve, koldioxid, metan, ammoniak, etc.) de hade vid bildandet. Som Bose förklarade:
”Asteroider av S-typ är ett av de vanligaste föremålen i asteroidbältet. De bildades ursprungligen på ett avstånd från solen på en tredjedel till tre gånger jordens avstånd.”
Från dess struktur, som består av två stenstrånade huvudlober (med olika tätheter) som är förenade med en smalare sektion, tros det att Itokawa är återstoden av en föräldrakropp som mäter cirka 19 km (12 mi) bredd. Under sin historia skulle den ha värmts upp till mellan 550 och 800 ° C (1000 och 1500 ° F) och drabbats av flera slag, med en stor händelse som bröt den isär.
I efterdyningarna sammanfogades två av fragmenten till Itokawa, som antog sin nuvarande storlek och form för ungefär 8 miljoner år sedan. Trots den katastrofala uppdelningen som ledde till dess bildning och det faktum att provkornen utsattes för strålning och mikrometeoritpåverkan, visade mineralerna fortfarande bevis på vatten som tappats ut i rymden.
"Även om proverna samlades upp på ytan, vet vi inte var dessa korn fanns i den ursprungliga förälderkroppen," sade Jin. "Men vår bästa gissning är att de begravdes mer än 100 meter djupt i det ... Mineralerna har isotopiska vätekompositioner som inte kan skiljas från jorden."
Vad detta visar är att asteroidepåverkan under Late Heavy Bombardment (cirka 4,1 till 3,8 miljarder år sedan) var ansvariga för att distribuera vatten till jorden kort efter om de bildades. Som Bose tillade gör detta S-klass asteroider till ett högt prioriterat mål för prov-återuppdrag i framtiden.
”Det här betyder att asteroider av S-typ och stamkropparna till vanliga kondriter är troligtvis en kritisk vattenkälla och flera andra element för markplaneterna. Och vi kan säga detta bara på grund av isotopmätningar på plats på återkomna prover av asteroidregolit - deras ytdamm och stenar. ”
När dessa uppdrag äger rum kommer ASU troligtvis att spela en viktig roll. Just nu arbetar Bose med att skapa en ren-lab-anläggning vid ASU som - tillsammans med NanoSIMS - kommer att vara den första offentliga universitetsanläggningen som kan analysera prover av material erhållet från asteroider och kroppar i solsystemet.
Professor Meenakshi - chef för ASU: s Center for Meteorite Studies och den nya direktören för SESE - är också en del av analysteamet som kommer att studera de prover som returneras av Hayabusa2 uppdrag. Rymdskeppet kommer att lämna asteroiden Ryugu i december 2019 och planeras återvända till jorden i december 2020.
ASU ansvarar också för att bidra med instrumentet för termisk emission spektrometer (OTES) ombord på NASA: s OSIRIS-REx rymdskepp, som för närvarande håller på att utföra ett prov-återvändande uppdrag med asteroiden nära jorden Bennu. OSIRIS-REx är planerad att samla in prover från Bennu nästa sommar och föra dem tillbaka till jorden i september 2023.
Dessa och andra uppdrag kommer att utöka forskarnas förståelse för hur vårt solsystem blev, och kan till och med kasta lite ljus på hur livet började på vår planet. Som Bose avslutade:
”Exempel-återuppdrag är obligatoriska om vi verkligen vill göra en djupgående studie av planetobjekt. Hayabusa-uppdraget till Itokawa har utökat vår kunskap om det flyktiga innehållet i kropparna som hjälpte till att bilda jorden. Det skulle inte vara förvånande om en liknande mekanism för vattenproduktion är vanlig för steniga exoplaneter runt andra stjärnor. ”
