In december 2020 bracht het Hayabusa2-ruimtevaartuig de monsters van de koolstofhoudende asteroïde Ryugu terug naar de aarde. Analyse van deze monsters werpt licht op de lange tocht van deze kosmische zwerver.
Uit de bevindingen bleek dat asteroïde 162173 Ryugu zijn kosmische reis meer dan 4 miljard jaar geleden begon, op miljarden kilometers afstand, in het buitenste deel van ons zonnestelsel. Het reisde door de ruimte naar ons toe en nam daarbij de geschiedenis van deze hoek van het universum in zich op.
Deze ontdekkingen zijn slechts een deel van de bevindingen van een internationaal onderzoek naar oppervlaktemonsters van Ryugu. De Japanse ruimtevaartorganisatie JAXA's De Hayabusa 2-missie verzamelde deze asteroïdestofkorrels nauwgezet, bracht ze terug naar de aarde en stuurde ze vervolgens naar onderzoeksfaciliteiten over de hele wereld. Er worden talloze experimenten uitgevoerd met deze kleine fragmenten om hun samenstelling en mogelijke vormingsmechanismen voor de moederplaneet waarvan ze afkomstig zijn te achterhalen.
In zijn dichtstbijzijnde baan bevindt planetoïde 162173 Ryugu zich slechts ongeveer 60,000 kilometer van de aarde. Dat is slechts een kwart van de afstand tot de maan.
Argonne Distinguished Fellow Esen Ercan Alp zei: “De belangrijkste bijdrage van de APS is de specifieke röntgentechniek waarin hij en zijn team gespecialiseerd zijn. Het heet Mössbauer-spectroscopie – genoemd naar de Duitse natuurkundige Rudolf Mössbauer – en is gevoelig voor kleine veranderingen in de chemie van monsters. Met deze techniek konden we de chemische samenstelling van deze fragmenten deeltjes voor deeltje bepalen.”
“Wat zij en hun internationale collega’s vonden was verrassend.”
‘Er is genoeg bewijs dat Ryugu in de Verenigde Staten begon buitenste zonnestelsel. Asteroïden die in de buitenste regionen van het zonnestelsel worden gevonden, zouden andere kenmerken hebben dan asteroïden die dichter bij de zon worden gevonden.”
“De APS heeft verschillende bewijzen gevonden die deze hypothese ondersteunen. Ten eerste zijn de korrels waaruit de asteroïde bestaat veel fijner dan je zou verwachten als deze bij hogere temperaturen zou zijn gevormd. Bovendien is de structuur van de fragmenten poreus, wat betekent dat ze ooit water en ijs bevatten. Lagere temperaturen en ijs komen veel vaker voor in de buitenste delen van het zonnestelsel.”
De diameter van de Ryugu-fragmenten varieert van 400 micron, of zes menselijke haren, tot één millimeter. De röntgenbundel die wordt gebruikt bij bundellijn 3-ID-B kan echter worden gefocusseerd tot op 15 micron. Het team kon elk fragment meerdere keren meten. In alle monsters ontdekten ze dezelfde poreuze, fijnkorrelige structuur.
Wetenschappers hebben een chemische samenstelling gevonden die vergelijkbaar is met meteorieten die de aarde hebben getroffen – met name een groep genaamd CI-chondrieten, waarvan bekend is dat er slechts negen op de planeet voorkomen – ze ontdekten iets dat de Ryugu-fragmenten onderscheidt. Uit de spectroscopiemetingen bleek een enorme hoeveelheid pyrrhotiet, een ijzersulfide dat nergens in de tientallen meteorietmonsters terug te vinden is.
Argonne-natuurkundige Michael Hu zei, “Onze resultaten en die van andere teams laten zien dat deze asteroïdemonsters verschillen van meteorieten, vooral omdat meteorieten een vurige atmosfeer hebben doorgemaakt, verwering en vooral oxidatie op aarde. Dit is spannend omdat het een ander monster is, van ver weg in het zonnestelsel.”
Het rapport beschrijft de miljardenjarige geschiedenis van 162173 Ryugu met behulp van alle beschikbare gegevens. Het behoorde ooit toe aan een veel grotere asteroïde die ongeveer 4.5 miljard jaar geleden ontstond, 2 miljoen jaar na het zonnestelsel. Het werd gevormd uit verschillende stoffen, waaronder water en koolstofdioxide-ijs, die in de daaropvolgende drie miljoen jaar oplosten. Dit leverde een oppervlak op dat droger was en een gehydrateerde binnenkant.
Deze asteroïde werd ongeveer een miljard jaar geleden getroffen door een ander ruimtegesteente, waardoor het uiteenviel en puin de ruimte in werd gelanceerd. Sommige van deze stukken kwamen uiteindelijk samen en vormden de Ryugu-asteroïde die we vandaag de dag zien.
Alp zei: “Voor planetaire wetenschappers is dit eerstegraadsinformatie die rechtstreeks uit het zonnestelsel komt, en daarom is het van onschatbare waarde.”
Journal Reference:
- T. Nakamura et al. Vorming en evolutie van koolstofhoudende asteroïde Ryugu: direct bewijs uit geretourneerde monsters. Wetenschap. DOI: 10.1126/wetenschap.abn8671
