Wissenschaftler, die Asteroid Treasure Box untersuchen, finden die unberührtesten Felsen des Sonnensystems, die je untersucht wurden

Bei Japans Raumsonde Hayabusa2 hat im Dezember 2020 seine Schatzkiste mit Asteroidenproben auf die Erde geschleudertbrachen die Wissenschaftler und Ingenieure, die die Proben nach Hause führten, in tosenden Applaus aus. Nach eine achtjährige Mission zum 4,6 Milliarden Jahre alten Asteroiden Ryuguwaren Teile des uralten Gesteins endlich auf dem Weg zur Erde.

Jetzt, etwa achtzehn Monate später, die Brust wurde geöffnet und seine Schätze der ganzen Bandbreite wissenschaftlicher Analysen unterzogen. Die japanische Weltraumbehörde JAXA ahnte, dass die kostbaren Materialien in der Probenkapsel von Hayabusa2 von großem wissenschaftlichen Wert sein würden – und die erste chemische Analyse zeigt, wie bemerkenswert die Proben der Agentur sind.

In einer Studie, die am 9. Juni in der Zeitschrift Science veröffentlicht wurde, liefern JAXA-Wissenschaftler die erste eingehende Bewertung von Proben, die von Ryugu geborgen wurden, seit sie zur Erde zurückgebracht wurden.

„Wir haben festgestellt, dass Ryugu der frischeste CI-Chondrit ist, den es je gab“, sagte Shogo Tachibana, leitender Wissenschaftler von JAXA bei der ersten Probenanalyse.

Das bedeutet, dass die von Ryugu gewonnenen Materialien die primitivsten sind, die Menschen jemals auf der Erde analysieren konnten. Sie bieten ein Portal zu den sehr frühen Tagen des Sonnensystems, als die Sonne noch ein junger Stern war und sich die Planeten gerade erst zu bilden begannen. Obwohl die am Donnerstag veröffentlichte Studie ein wichtiger Meilenstein für das Verständnis von Ryugu ist, ist sie nur der erste Schritt zum Verständnis des Sonnensystems und unseres Platzes darin.

Hier ist, warum es wichtig ist.

Fahrt zum Drachenpalast

Die japanische Hayabusa2-Mission startete 2014 zu einer Reise, um Proben vom Asteroiden Ryugu zu entnehmen, der nach dem „Drachenpalast“ benannt ist. in einem berühmten japanischen Märchen. Der Asteroid gehört zur häufigsten Klasse in unserem Sonnensystem, dem C-Typ, und hat die Form eines Kreisels. Seine Umlaufbahn um die Sonne existiert jenseits des Mars. Einige Wissenschaftler glauben, dass diese Art von Asteroiden die Rohstoffe für das Leben auf die Erde geliefert haben, und deshalb wollte JAXA Ryugu untersuchen und etwas Gestein von seiner Oberfläche stehlen.

Nach einer vierjährigen Reise traf sich Hayabusa2 mit dem Weltraumfelsen und dann, im Jahr 2019, machte die Raumsonde zwei kurze Landungen auf dem Asteroiden, saugte Proben auf und lagerte sie in einer speziellen Probenkapsel. Diese Probenkapsel landete 2020 im australischen Outback und ihre wertvolle Fracht wird seitdem sorgfältig verwaltet.

Die beiden Landungen auf Ryugu rissen 5,4 Gramm Material von der Oberfläche und dem Untergrund des Asteroiden weg. Das Material liegt in Form von kleinen Kieselsteinen und Steinen vor, deren Größe bis zu etwa 0,4 Zoll reicht. Die am 9. Juni veröffentlichte Studie nahm eine extrem kleine Menge der Probe – etwa 2 % der Gesamtmenge –, um die Chemie und Struktur des Asteroiden zu untersuchen und einige Schlussfolgerungen darüber zu ziehen, wie er sich im Laufe seines Lebens gebildet und verändert hat. Dazu waren leistungsstarke Elektronenmikroskope und der Einsatz von Spektrometern erforderlich, die Details zu den in einem Objekt vorhandenen Chemikalien liefern können, basierend darauf, wie das Objekt Licht reflektiert.

Die Wissenschaftler schlussfolgern, dass Ryugu wahrscheinlich entstanden ist, nachdem ein riesiger Weltraumfelsen im frühen Sonnensystem zertrümmert wurde. Das ausgestoßene Material bildete schließlich den sich drehenden Asteroiden, den wir als Ryugu kennen. Dieser Einschlag ereignete sich der Analyse zufolge wahrscheinlich etwa 2 bis 4 Millionen Jahre nach der Entstehung des Sonnensystems. Basierend auf der Art und Weise, wie die Proben durch Wasser verändert wurden, glauben die Wissenschaftler, dass sie etwa 5 Millionen Jahre nach der Entstehung des Sonnensystems stammen.

„Alles geschah zu einem sehr, sehr frühen Zeitpunkt [in regard to] die Entstehung des Sonnensystems“, sagt Tachibana.

Cool, oder? Aber … was bedeutet das alles?

Warum Meteoriten wichtig sind

Um die Bedeutung der Proben zu verstehen, schaut man sich am besten Gesteinsbrocken an, die auf die Erde gefallen sind. Wissenschaftler nennen diese „Meteoriten“.

Meteorite können aufgrund ihrer Zusammensetzung und Chemie in verschiedene Gruppen eingeteilt werden. Die seltenste Art von Meteoriten, die Wissenschaftler gesehen haben, sind als „CI-Chrondriten“ bekannt – seit dem 18. Jahrhundert haben wir nur fünf Meteoriten dieser Klasse auf die Erde fallen sehen. Einer der berühmtesten ist der Fall von Orgueil, der 1864 in Frankreich stattfand.

„[U]Im Gegensatz zu anderen Meteoritengruppen hat sich die Chemie der CI-Chondriten nicht weiterentwickelt oder verändert, und sie können uns etwas über die anfängliche Zusammensetzung des Sonnensystems verraten“, sagt Ashley King, eine Wissenschaftlerin, die die Abteilung für Mineral- und Planetenwissenschaften am Institut leitet Naturhistorisches Museum im Vereinigten Königreich.

Kurz gesagt, CI-Chondrite sind die primitivsten Gesteine, die wir je gefunden haben. Sie stammen aus einer Zeit, als sich das Sonnensystem gerade erst zu bilden begann. Aber die Felsen, die es auf die Erde schaffen, werden durch unsere Atmosphäre und die Reise zum Boden verändert. Wenn sie in die Atmosphäre einschlagen, erhitzen sie sich und neue Mineralien und Chemikalien werden gebildet und dann, wenn sie landen, werden sie durch Feuchtigkeit und Wechselwirkungen mit Wasser verändert.

Dies war für Meteoritenforscher, die Wissenschaftler, die sich auf die Untersuchung von Meteoriten spezialisiert haben, ein Rätsel, denn bis Ryugu hatten wir nicht die Möglichkeit zu wissen, wie die chemische Zusammensetzung eines Asteroiden wirklich ist. Das hat sich mit der Analyse von JAXA geändert, und sie bläst einige Meteoritenwissenschaftler um.

„Ich bin im Moment im Grunde genommen voller Ehrfurcht vor dieser Studie und finde es schwierig, in normale Worte zu übersetzen, wie interessant und wichtig es ist, die Quelle dieser Art von Meteoriten für zukünftige Studien zur Verfügung zu haben“, bemerkte Gretchen Benedix, eine Planetarierin Wissenschaftler an der Curtin University in Westaustralien.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Wissenschaftler jetzt Zugang zur frühesten Epoche unseres Sonnensystems haben, und die Implikationen für zukünftige Studien sind tiefgreifend. Stellen Sie sich das so vor: JAXA-Wissenschaftler haben einen Meteoriten erforscht, der es nie auf die Erde geschafft hat und daher nie durch die Bedingungen auf unserem Planeten verändert wurde. Das ist ein monumentales Ergebnis.

„Die Ryugu-Proben sind die chemisch primitivsten außerirdischen Materialien, die derzeit zur Untersuchung verfügbar sind, und werden zu neuen Durchbrüchen in unserem Verständnis des Ursprungs und der Entwicklung von Planetensystemen führen“, sagt King.

Was jetzt?

Dieses erste Papier ist nur der Anfang für JAXA-Wissenschaftler. Es wird erwartet, dass in den nächsten Monaten viele weitere Details über die Proben von Ryugu enthüllt werden, die Details über den Magnetismus des Gesteins enthüllen, wie es durch Weltraumverwitterung beeinflusst wurde und wie es dem Sonnenwind und kosmischen Strahlen ausgesetzt war.

Aber nicht nur JAXA interessiert sich für Ryugu. Die NASA erwarb im Dezember 2021 10 % der zurückgegebenen Proben und wird eine eigene Analyse der Proben durchführen, um den Fund mit ihrer eigenen Mission zur Rückführung von Asteroidenproben, Osiris-Rex, zu vergleichen, die den Asteroiden Bennu im Jahr 2020 besuchte. Diese Mission ist voraussichtlich im September nächsten Jahres Proben zur Erde zurückbringen.

Was wartet darauf, von den Wissenschaftlern entdeckt zu werden? Die Möglichkeiten sind endlos. Erst diese Woche deuteten Berichte darauf hin, dass JAXA auch Aminosäuren – die „Bausteine ​​des Lebens“ – in Ryugu entdeckt hatte. Ein vollständiger wissenschaftlicher Bericht über Ryugus Aminosäuren steht noch aus, aber diese Entdeckung trägt zu der Annahme bei, dass organische Verbindungen möglicherweise aus dem Weltraum auf die Erde gebracht wurden.

Während Wissenschaftler die Gesteinskörner von Ryugu und Bennu untersuchen, wird unser unscharfes Verständnis der frühesten Zeit in der Geschichte des Sonnensystems allmählich in den Fokus rücken. Möglicherweise verrät es sogar, wo wir komme aus.