Ryugu bevat materiaal ouder dan de planeten

Materiaal dat door een Japanse asteroïdemissie naar de Aarde is gebracht behoort tot het meest onaangeraakte materiaal ooit in het zonnestelsel bestudeerd.

De asteroïde Ryugu bevat enkele van de meest primitieve materialen die ooit in een laboratorium op Aarde zijn bestudeerd. Ze dateren van slechts 5 miljoen jaar na het ontstaan van het zonnestelsel. Dit blijkt uit een analyse van de monsters die door de Japanse Hayabusa2-missie naar de Aarde zijn gebracht.

Omdat de asteroïde zo oud is, is die gemaakt van hetzelfde materiaal dat gebruikt is om de planeten te maken. Ryugu kan daarom gezien worden als een van de bouwstenen van de Aarde.

De Hayabusa2-ruimtesonde werd in december 2014 door JAXA (Japan Aerospace Exploration Agency) gelanceerd en arriveerde in 2019 bij de asteroïde Ryugu. De ruimtesonde haalde twee kleine monsters van regoliet, goed voor 5,4 gram, van de asteroïde. Deze monsters landden vervolgens in december 2020 in een capsule die was uitgerust met een parachute, op Aarde.

Bij hun terugkeer werden de monsters verdeeld onder wetenschappelijke groepen, waaronder een team onder leiding van Tetsuya Yokoyama, een professor aan het Tokyo Institute of Technology. De nieuw gepubliceerde resultaten van het team suggereren dat de samenstelling van de monsters de beste overeenkomst heeft met de zonnenevel – de gaswolk die condenseerde om de Zon en de planeten te maken – die ooit is gevonden. Als zodanig bestaat het materiaal uit ingrediënten waaruit 4,5 miljard jaar geleden het zonnestelsel is ontstaan.

Deze bevindingen ondersteunen eerder onderzoek dat ook concludeerde dat Ryugu van primitief materiaal was gemaakt, maar tot nu toe was niet bekend hoe oud het was.

Ryugu is een koolstofhoudende chondriet en dat betekent dat de asteroïde is gemaakt van koolstofrijk, steenachtig materiaal. Maar waarnemingen op afstand door Hayabusa2 vonden een aantal onverklaarbare discrepanties – waaronder een donkerdere kleur van het oppervlak, een grotere overvloed aan fyllosilicaat materialen en een meer poreuze samenstelling dan verwacht. Dus waren laboratoriumanalyses nodig om de ware aard van de asteroïde beter te begrijpen. Ryugu vertoont overeenkomsten met de Ivuna meteoriet die in 1938 in Tanzania terechtkwam en die voor verder onderzoek door het National History Museum in Londen werd uitgeleend aan het team van Yokoyama.

Gebruikmakende van een hele reeks technieken – waaronder elektronenmicroscopie, röntgenfluorescentie, inductief gekoppelde plasma massaspectrometrie en thermische ionisatie  – ontdekte het team dat het materiaal in vloeibaar water is ontstaan bij een temperatuur van ongeveer 27 tot 47 graden Celsius en ongeveer 5 miljoen jaar nadat het zonnestelsel begon te ontstaan.

Met een diameter van slechts 900 meter is Ryugu te klein om genoeg warmte te hebben gegenereerd om waterijs te laten smelten. Daarom moet Ryugu zelf zijn ontstaan uit een groter ouderlichaam dat zich slechts 2 tot 4 miljoen jaar na het ontstaan van het zonnestelsel heeft gevormd. Op een bepaald moment, na 5 miljoen jaar, sloeg een krachtige inslag met een andere asteroïde het moederlichaam van Ryugu uiteen, waarbij enkele fragmenten Ryugu vormden. Dit idee wordt ondersteund door de aanwezigheid van grote rotsblokken op het oppervlak van Ryugu die lijken te zijn ontstaan als puin van een gigantische inslag.

Ryugu’s materiaal kan worden gedateerd dankzij het voorkomen van bepaalde elementen – waterstof en edelgassen – in de monsters. Ze zijn de beste match die we hebben voor de samenstelling van het zichtbare oppervlak van de Zon, de fotosfeer, die wordt gebruikt als een proxy voor het samenstelling van de zonnenevel.

Geen enkel meteoritisch of asteroïdemateriaal dat in een laboratorium op Aarde is bestudeerd is ooit zo primitief en ongerept gevonden. Sommige meteorieten, zoals Ivuna, waren misschien ooit zo ongerept. Maar na decennia, zo niet eeuwen op Aarde te hebben gelegen – waar ze werden blootgesteld aan atmosferisch vocht en verwering en vervolgens door mensen werden gehanteerd – is hun mineralogie en elementaire samenstelling mogelijk aangetast.

Een belangrijke vraag die beantwoord moet worden om de oorsprong van de planeten volledig te verklaren is waar kleine objecten, zoals asteroïden en kometen, waarvan sommige planetaire bouwstenen bevatten, zijn ontstaan. Hun samenstelling suggereert dat veel van deze objecten niet in hun huidige banen zijn ontstaan en dat in het chaotische vroege zonnestelsel, met zijn turbulentie protoplanetaire schijf en migrerende planeten, de kleine objecten werden rond geduwd en wegbewogen van waar ze ontstonden.

Als we weten wanneer Ryugu’s moederlichaam is ontstaan en dat het water bevatte kunnen we dan zeggen wanneer de asteroïde ontstaan moet zijn?

Volgens de onderzoekers is dat een moeilijke vraag. De onderzoekers hebben geen kwantitatief antwoord maar het zou voorbij de sneeuwgrens van het zonnestelsel zijn en die bevindt zich voorbij de baan van Jupiter. De sneeuwgrens is de afstand tot de Zon waar waterijs gecondenseerd zou kunnen zijn tijdens het ontstaan van het zonnestelsel.

Dit is slechts het begin van de analyse van de monsters die Hayabusa2 mee naar huis heeft genomen. De volgende stap is om de informatie in die monsters te gebruiken om de abundanties van verschillende elementen en hun isotopen in het vroege zonnestelsel te bepalen toen de planeten ontstonden. Volgens de onderzoekers zouden die hoeveelheden, als ze eenmaal zijn bepaald, een nieuwe standaard kunnen worden voor onderzoeken van het zonnestelsel.

De bevindingen zijn gepubliceerd in het tijdschrift Science van 9 juni 2022.

Eerste publicatie: 12 juni 2022
Bron: space.com