В 2019 году Японское агентство аэрокосмических исследований отправило зонд «Хаябуса-2» для исследования астероида 162173 Рюгу, который находится на околоземной орбите и состоит из скалистых фрагментов, источником которых является более крупное тело.
Несколько марсоходов доставили на Землю образцы поверхности астероида, чтобы ученые могли их изучить.
Читать далее:
- Сколько лет живет астероид? Тайна может скоро быть раскрыта; понимать
- Как рок-звезда помогла НАСА спасти миссию по отбору проб астероидов
- Хаббл сделал новый снимок астероида, столкнувшегося с космическим аппаратом DART
Как сдавали анализы?
Расположение пояса астероидов и фотография Рюгу, сделанная в 2018 году (масштабная линейка равна 200 м). Изображение: Оба и др. 2023/ДЖАКСА.
- Команда из 89 ученых из разных университетов и научно-исследовательских институтов по всему миру собралась вместе, чтобы изучить эти образцы, стремясь понять временные рамки и условия, в которых происходят такие изменения.
- Исследование было опубликовано в журнале Nature Geoscience, в котором отслеживается формирование астероида с акцентом на два конкретных соединения: карбонат кальция (кальцит) и карбонат кальция-магния (доломит).
- Предполагается, что источником углерода для этих карбонатов является монооксид углерода, диоксид углерода, метан и/или органическое вещество, которое могло образоваться в солнечной туманности, газовом облаке, из которого, как считается, возникла Солнечная система.
- Образцы были исследованы с помощью специализированных петрологических микроскопов, в которых были идентифицированы кристаллы кальцита (размером <10 микрометров) и доломита (десятки микрометров), причем последний преобладал в сравнении.
- Измерения изотопов углерода и кислорода (две или более формы одного и того же элемента с разной атомной массой) помогают выявить температурный и кислородный режим окружающей среды во время отложения минерала.
- Эти значения были непостоянными и намного превышали значения для кальцита на Земле: отношения 18O/16O были на 24–46 ‰ (частей на тысячу) выше, а 13C/12C — на 65–108 ‰ выше.
- С другой стороны, измерения доломита были гораздо более ограниченными, в пределах от 31-36‰ для 18O/16O и 67-75‰ для 13C/12C.
Что было обнаружено?
Образец астероида Рюгу под микроскопом, показывающий составляющие его кристаллы, с небольшими зернами кальцита, выделенными синим цветом, и доломита, выделенным фиолетовым цветом, в отличие от других кристаллов на заднем плане. Изображение: Fujiya et al. 2023.
- Образцы показали, что астероид Рюгу выглядит как примитивные метеориты, представляющие собой древние куски космической породы, похожие на хондриты типа Ивуна.
- Они показали, что существуют химические вещества, указывающие на присутствие воды.
- В частности, изменение поверхности астероида водой в родительском теле при температуре, по оценкам, до 150 ° C, привело к образованию вторичных минералов (включая филлосиликаты, карбонаты, сульфиды и оксиды).
- Исследовательская группа пришла к выводу, что кальцит образовался на астероиде сначала в широком диапазоне температур и условий содержания кислорода.
- Это произошло до того, как доломит кристаллизовался в гораздо более стесненных условиях со стабильно высоким уровнем углекислого газа и предполагаемой температурой 37 ± 10 ° C.
- Эти открытия уникальны для астероидов Рюгу и Ивуну, которые до сих пор не были идентифицированы в других гидратированных метеоритах.
Гипотезы и анализ об астероиде Рюгу
Ученые использовали специальные методы, чтобы выяснить, на что похожа среда, в которой образовались эти вещества.
Предполагается, что больший разброс в соотношениях изотопов кислорода в кристаллах кальцита частично является результатом температур образования в широком диапазоне от 0 до 150 ° C, но не только этим, поскольку в противном случае изотопы углерода продемонстрировали бы положительную корреляцию, которой не происходит.
Вместо этого исследователи указывают, что соотношение 18O/16O воды и 13C/12C ионов карбоната менялось во времени и пространстве.
В результате они предполагают, что отношение 18O/16O было самым высоким во время раннего формирования Солнечной системы, до водного изменения астероида, и что оно впоследствии уменьшалось с течением времени, поскольку в результате взаимодействия вода-горная порода формировалось больше кристаллов.
Таким образом, изотопная разница между кристаллами кальцита и доломита разрешается тем, что первые кристаллизуются из менее «развившихся» флюидов раньше вторых, в которых кальций также легче выщелачивался из породы, чем магний.
Для объяснения изменчивости 13C/12C рассматриваются четыре сценария:
- Изотопное фракционирование по типу Рэлея, при котором преимущественно высвобождаются соединения, богатые 12С (например, метан);
- Фракционная кристаллизация, при которой образование исходных карбонатов изменяет состав оставшегося коллектора, из которого могут кристаллизоваться последующие карбонаты;
- Смесь нескольких пулов углерода с различным соотношением 13C/12C;
- Изменения изотопов кислорода и водорода, вызывающие изменения изотопных соотношений для образования монооксида углерода, диоксида углерода и метана, из которых получают углерод для кристаллов.
Что считают изотопы
Из этих сценариев изотопное фракционирование Рэлеевского типа исключено, так как оно может привести к более высоким отношениям 13C/12C в доломите, образованном из «более развитых» флюидов, тогда как в образцах наблюдается обратное. Точно так же исключена фракционная кристаллизация, как и перемешивание углеродных резервуаров, поскольку время перемешивания для астероида Рюгу было бы слишком коротким.
Следовательно, именно последний сценарий изменения содержания кислорода предлагается в качестве основного фактора изменения отношений 13С/12С. Это привело к окислению железа в породе водой и измеряется на основе образования водорода, выделяемого водой. Гипотеза совпадает с наблюдениями повышенного содержания железа в метеорите при прогрессирующем выветривании.
В целом, среда, богатая 13C, наблюдается редко в Солнечной системе, за исключением карбонатов в метеоритах, и исследовательская группа предполагает, что относительное тело метеорита Рюгу образовалось в холодной области солнечной туманности.
Итак, что было обнаружено об образовании астероида?
- Астероид Рюгу состоит из кусков древней породы, похожей на древние метеориты.
- Образцы с астероида показывают вещества, указывающие на присутствие воды в его истории.
- Ученые проанализировали кальцит и доломит, вещества, образованные углеродом.
- Углерод, сформировавший эти вещества, мог появиться из газов солнечной туманности, где родилась наша Солнечная система.
- Рюгу образовался в холодной части солнечной туманности, что дает нам представление о том, как он возник.
- Изотопный анализ показал, что вода менялась с течением времени, показывая, как образовались вещества.
- Выводы миссии Hayabusa2 и анализ образцов помогают нам лучше понять, как астероид Рюгу и наша Солнечная система сформировались на космическом рассвете.
Вы смотрели новые видео на YouTube цифрового взгляда? Подписывайтесь на канал!
Почтовая космическая миссия раскрывает происхождение астероида в солнечной туманности, впервые появившись на Olhar Digital.