Αυτήν τη στιγμή, η Ιαπωνική Υπηρεσία Εξερεύνησης της Αεροδιαστημικής (JAXA)
Hayabusa το διαστημικό σκάφος διερευνά τον αστεροειδή 162173 Ryugu. Όπως και ο προκάτοχός του, αυτό αποτελείται από μια αποστολή δειγματοληπτικής επιστροφής, όπου ο regolith από την επιφάνεια του αστεροειδούς θα επιστραφεί στο σπίτι για ανάλυση. Εκτός από το ότι μας λένε περισσότερα για το πρώιμο ηλιακό σύστημα, αυτές οι μελέτες αναμένεται να ρίξουν φως στην προέλευση του νερού της Γης (και ίσως ακόμη και στη ζωή).
Εν τω μεταξύ, οι επιστήμονες εδώ στο σπίτι έχουν απασχοληθεί με την εξέταση των δειγμάτων που επέστρεψαν από το 25143 Itokawa από το Hayabusa διαστημόπλοιο. Χάρη σε μια πρόσφατη μελέτη από ένα ζευγάρι κοσμοχημικών από το Κρατικό Πανεπιστήμιο της Αριζόνα (ASU), είναι πλέον γνωστό ότι αυτός ο αστεροειδής περιείχε άφθονες ποσότητες νερού. Από αυτό, η ομάδα εκτιμά ότι έως και το ήμισυ του νερού στη Γη θα μπορούσε να προήλθε από αστεροειδείς και κομήτες κρούσεις πριν από δισεκατομμύρια χρόνια.
Αυτή η μελέτη, η οποία ήταν η πρώτη φορά που δείγματα από την επιφάνεια ενός αστεροειδούς εξετάστηκαν για νερό, εμφανίστηκε πρόσφατα στο περιοδικό Επιστήμη προχωρά. Η ομάδα μελέτης αποτελούνταν από τους Ziliang Jin και Maitrayee Bose, μεταδιδακτορικό μελετητή και επίκουρο καθηγητή στη Σχολή Γης και Εξερεύνησης του Διαστήματος της ASU (SESE).
Η τρέχουσα επιστημονική συναίνεση είναι ότι οι αστεροειδείς αποτελούνται από υλικό που απομένει από τον σχηματισμό του Ηλιακού Συστήματος. Η μελέτη αυτών των σωμάτων αναμένεται επομένως να αποκαλύψει πράγματα για την πρώιμη ιστορία και την εξέλιξή του. Αυτό που βρήκαν ο Jin και ο Bose, αφού εξέτασαν τα δείγματα που παρείχε η JAXA, ήταν ότι εμπλουτίστηκαν σε νερό σε σύγκριση με τον μέσο όρο για αντικείμενα που βρέθηκαν στο εσωτερικό ηλιακό σύστημα.
Και ο Μπόσε ανέφερε σε μια συνέντευξη με ASU τώρα, αυτή η μελέτη κατέστη δυνατή χάρη στη συνεργασία μεταξύ της ASU και της JAXA, αν και εκπλήχθηκαν όταν άκουσαν τι αναζητούσαν αυτή και η Jin:
«Ήταν προνόμιο το ότι η ιαπωνική διαστημική υπηρεσία JAXA ήταν πρόθυμη να μοιραστεί πέντε σωματίδια από την Itokawa με έναν αμερικανό ερευνητή. Επίσης αντανακλά καλά στο σχολείο μας… Μέχρι να το προτείνουμε, κανείς δεν σκέφτηκε να ψάξει νερό. Είμαι στην ευχάριστη θέση να αναφέρω ότι η καμπούρα μας απέδωσε. "
Για να μελετήσετε τα πέντε δείγματα, καθένα από τα οποία
Σε δύο από τα πέντε σωματίδια, η ομάδα εντόπισε πυροξένιο, ένα ορυκτό που (στη Γη) έχει νερό ως μέρος της κρυσταλλικής του δομής. Ο Jin και ο Bose υποψιάστηκαν επίσης ότι οι κόκκοι ενδέχεται να περιέχουν ίχνη νερού, αν και δεν ήταν σαφείς ως προς το πόσο. Η μακρά ιστορία της Itokawa θα περιλάμβανε εκδηλώσεις θέρμανσης, κρούσεις, σοκ
Οι μετρήσεις NanoSIMS επιβεβαίωσαν αυτήν την υπόθεση, αποκαλύπτοντας ότι οι ίδιοι οι κόκκοι δείγματος ήταν πλούσιοι σε νερό. Αλλά αυτό που ήταν εκπληκτικό ήταν πόσο πλούσιοι ήταν. Αυτό δείχνει ότι οι αστεροειδείς όπως το Itokawa (που θεωρούνται «ξηροί») μπορούν να φιλοξενήσουν περισσότερο νερό από ό, τι πίστευαν προηγουμένως οι επιστήμονες.
Λόγω της σύνθεσής του, η οποία αποτελείται κυρίως από πυριτικά ορυκτά και μέταλλα, οι πλανητικοί επιστήμονες έχουν ορίσει την Itokawa ως αστεροειδή κατηγορίας S. Με μήκος μόλις 500 μέτρα (1800 πόδια) και διάμετρο 215 έως 300 (700 έως 1000 πόδια), ο αστεροειδής περιβάλλει τον Ήλιο κάθε 18 μήνες σε μια μέση απόσταση 1,3 AU - περνώντας μέσα στην τροχιά της Γης λίγο πιο πέρα από εκείνη του Άρη .
Τα αντικείμενα που έχουν το μέγεθος της Itokawa πιστεύεται ότι είναι θραύσματα που έσπασαν από μεγαλύτερους αστεροειδείς κατηγορίας S. Παρόλο που είναι μικρά, πιστεύεται ότι αυτοί οι αστεροειδείς έχουν διατηρήσει ό, τι νερό και πτητικά υλικά (άζωτο, διοξείδιο του άνθρακα, μεθάνιο, αμμωνία κ.λπ.) που είχαν κατά το σχηματισμό. Όπως εξήγησε ο Μπόσε:
«Οι αστεροειδείς τύπου S είναι ένα από τα πιο κοινά αντικείμενα στον αστεροειδή ιμάντα. Αρχικά σχηματίστηκαν σε απόσταση από τον ήλιο του ενός τρίτου έως τρεις φορές της γης.”
Από τη δομή του, η οποία αποτελείται από δύο κύριους λοβούς (με διαφορετικές πυκνότητες) που ενώνονται από ένα στενότερο τμήμα, πιστεύεται ότι το Itokawa είναι το κατάλοιπο ενός γονικού σώματος πλάτους περίπου 19 χλμ. Κατά τη διάρκεια της ιστορίας του, θα θερμαινόταν μεταξύ 550 και 800 ° C (1000 και 1500 ° F) και υπέστη πολλαπλές επιπτώσεις, με ένα μεγάλο γεγονός που το έσπασε.
Στη συνέχεια, δύο από τα θραύσματα συγχωνεύθηκαν για να σχηματίσουν την Itokawa, η οποία ανέλαβε το τρέχον μέγεθος και το σχήμα της πριν από περίπου 8 εκατομμύρια χρόνια. Παρά την καταστροφική διάσπαση που οδήγησε στο σχηματισμό του και το γεγονός ότι οι κόκκοι του δείγματος εκτέθηκαν σε ακτινοβολία και μικρομετεωρίτες, τα ορυκτά εξακολουθούν να δείχνουν στοιχεία νερού που χάθηκε στο διάστημα.
«Παρόλο που τα δείγματα συλλέχθηκαν στην επιφάνεια, δεν γνωρίζουμε πού ήταν αυτά τα δημητριακά στο αρχικό γονικό σώμα», δήλωσε ο Jin. «Αλλά η καλύτερη εικασία μας είναι ότι θάφτηκαν σε βάθος άνω των 100 μέτρων… Τα ορυκτά έχουν ισοτοπικές συνθέσεις υδρογόνου που δεν διακρίνονται από τη Γη».
Αυτό δείχνει ότι οι αστεροειδείς επιδράσεις κατά τη διάρκεια του Ύστερου Βαρέου Βομβαρδισμού (περίπου 4,1 έως 3,8 δισεκατομμύρια χρόνια πριν) ήταν υπεύθυνοι για τη διανομή νερού στη Γη λίγο μετά, εάν σχηματιστούν. Όπως πρόσθεσε ο Bose, αυτό καθιστά τους αστεροειδείς κατηγορίας S ως στόχο υψηλής προτεραιότητας για αποστολές δειγμάτων επιστροφής στο μέλλον.
«Αυτό σημαίνει ότι οι αστεροειδείς τύπου S και τα μητρικά σώματα των συνηθισμένων χονδριτών είναι πιθανώς μια κρίσιμη πηγή νερού και πολλά άλλα στοιχεία για τους επίγειους πλανήτες. Και μπορούμε να το πούμε αυτό μόνο λόγω των επιτόπιων ισοτοπικών μετρήσεων σε δείγματα αστεροειδών regolith που επιστρέφονται - την επιφανειακή σκόνη και τους βράχους τους. "
Όταν πραγματοποιούνται αυτές οι αποστολές, η ASU πιθανότατα παίζει σημαντικό ρόλο. Αυτήν τη στιγμή, η Bose εργάζεται για τη δημιουργία μιας εγκατάστασης καθαρού εργαστηρίου στο ASU που - μαζί με το NanoSIMS - θα είναι η πρώτη δημόσια πανεπιστημιακή εγκατάσταση ικανή να αναλύει δείγματα υλικού που λαμβάνονται από αστεροειδείς και σώματα στο Ηλιακό Σύστημα.
Ο καθηγητής Meenakshi - διευθυντής του Κέντρου Μετεωριτικών Μελετών της ASU και νέος διευθυντής του SESE - είναι επίσης μέλος της ομάδας ανάλυσης που θα μελετήσει τα δείγματα που επέστρεψε η Hayabusa αποστολή. Το διαστημικό σκάφος θα εγκαταλείψει τον αστεροειδή Ryugu τον Δεκέμβριο του 2019 και έχει προγραμματιστεί να επιστρέψει στη Γη έως τον Δεκέμβριο του 2020.
Η ASU είναι επίσης υπεύθυνη για τη συμβολή του οργάνου θερμικής εκπομπής φασματόμετρου (OTES) στα πλοία της NASA OSIRIS-REx διαστημικό σκάφος, το οποίο διεξάγει επί του παρόντος αποστολή δείγματος-επιστροφής με τον αστεροειδή Bennu κοντά στη Γη. Το OSIRIS-REx έχει προγραμματιστεί να συλλέξει δείγματα από το Bennu το επόμενο καλοκαίρι και να τα φέρει πίσω στη Γη μέχρι τον Σεπτέμβριο του 2023.
Αυτές και άλλες αποστολές θα διευρύνουν την κατανόηση των επιστημόνων για το πώς δημιουργήθηκε το Ηλιακό μας Σύστημα και ίσως ρίχνουν λίγο φως στο πώς ξεκίνησε η ζωή στον πλανήτη μας. Όπως κατέληξε ο Bose:
«Οι αποστολές δειγματοληψίας είναι υποχρεωτικές εάν θέλουμε πραγματικά να κάνουμε μια εις βάθος μελέτη των πλανητικών αντικειμένων. Η αποστολή Hayabusa στην Itokawa έχει επεκτείνει τις γνώσεις μας για το πτητικό περιεχόμενο των σωμάτων που βοήθησαν στη διαμόρφωση της Γης. Δεν θα ήταν έκπληξη εάν ένας παρόμοιος μηχανισμός παραγωγής νερού είναι κοινός για βραχώδεις εξωπλανήτες γύρω από άλλα αστέρια. "
