الآن ، وكالة استكشاف الفضاء اليابانية 'S (JAXA)
هايابوسا 2 المركبة الفضائية مشغولة باستكشاف الكويكب 162173 ريوجو. مثل سابقتها ، يتكون هذا من مهمة إرجاع عينة ، حيث سيتم إعادة الثرى من سطح الكويكب إلى المنزل لتحليله. بالإضافة إلى إخبارنا المزيد عن النظام الشمسي المبكر ، من المتوقع أن تلقي هذه الدراسات الضوء على أصل مياه الأرض (وربما الحياة أيضًا).
وفي الوقت نفسه ، كان العلماء هنا في المنزل منشغلين بفحص العينات التي تم إرجاعها من 25143 إيتوكاوا بواسطة هايابوسا 1 مركبة فضائية. بفضل أ دراسة حديثة من قبل اثنين من علماء الكيمياء الكونية من جامعة ولاية أريزونا (ASU) ، من المعروف الآن أن هذا الكويكب يحتوي على كميات وفيرة من الماء. من هذا ، يقدر الفريق أن ما يصل إلى نصف الماء على الأرض يمكن أن يكون قد أتى من الكويكبات وتأثيرات المذنب قبل مليارات السنين.
هذه الدراسة ، التي كانت المرة الأولى التي يتم فيها فحص عينات من سطح كويكب للمياه ، ظهرت مؤخرًا في المجلة تقدم العلم .يتكون فريق الدراسة من Ziliang Jin و Maitrayee Bose ، وهو عالم ما بعد الدكتوراه وأستاذ مساعد في ASU مدرسة استكشاف الأرض والفضاء (الذات).
انطباع الفنان عن مغادرة هايابوسا الأرض ، وهي مهمة يابانية لإعادة عينة إلى الكويكب 25143 إيتوكاوا. الائتمان: JAXA
الإجماع العلمي الحالي هو أن الكويكبات تتكون من بقايا مواد من تكوين النظام الشمسي. لذلك من المتوقع أن تكشف دراسة هذه الأجسام أشياء عن تاريخها المبكر وتطورها. ما وجده Jin و Bose ، بعد فحص العينات التي قدمتها JAXA ، هو أنه تم تخصيبها في الماء مقارنة بالمتوسط للأجسام الموجودة في النظام الشمسي الداخلي.
وأشار بوز في مقابلة شخصية معASU الآن، أصبحت هذه الدراسة ممكنة بفضل التعاون بين ASU و JAXA ، على الرغم من أنهم فوجئوا بسماع ما كانت تبحث عنه هي و Jin:
'لقد كان امتيازًا أن وكالة الفضاء اليابانية JAXA كانت على استعداد لمشاركة خمس جزيئات من إيتوكاوا مع محقق أمريكي. كما أنه ينعكس جيدًا على مدرستنا ... إلى أن اقترحناها ، لم يفكر أحد في البحث عن الماء. يسعدني أن أبلغكم أن حدسنا قد أتى بثماره '.
لدراسة العينات الخمس ، التي يبلغ قطر كل منها من 50 إلى 250 ميكرون (حوالي نصف عرض شعرة الإنسان) ، استخدم الفريق ASU مطياف الكتلة الأيونية الثانوية النانوية (NanoSIMS). هذه الأداة هي واحدة من 22 مقياسًا للطيف في العالم بأسره يمكنها فحص حبيبات معدنية دقيقة بدرجة عالية من الحساسية.
جسيمات إيتوكاوا التي درسها جين وبوز صغيرتان: للمقارنة ، قطر شعرة الإنسان من 100 إلى 500 ميكرون. أتاحت أداة NanoSIMS التابعة لجامعة ولاية أريزونا استخلاص معلومات عن محتوى الماء في الجسيمات. الائتمان: Z. Jin و M. Bose / ASU / JAXA
في اثنين من الجسيمات الخمسة ، حدد الفريق البيروكسين ، وهو معدن يحتوي (على الأرض) على الماء كجزء من هيكله البلوري. اشتبه جين وبوز أيضًا في أن الحبوب قد تحتوي على آثار من الماء ، على الرغم من عدم وضوح كميتها. كان من الممكن أن يشمل تاريخ إيتوكاوا الطويل أحداث التسخين والتأثيرات والصدمات والتفتت ، وكلها كانت سترفع درجة حرارتها وتسبب فقدان الماء في الفضاء.
أكدت قياسات NanoSIMS هذه الفرضية ، وكشفت أن عينات الحبوب نفسها كانت غنية بالمياه. لكن ما كان مفاجئًا هو مدى ثرائهم. يشير هذا إلى أن الكويكبات مثل إيتوكاوا (التي تعتبر 'جافة') قادرة على إيواء كمية من الماء أكثر مما كان يعتقد العلماء سابقًا.
نظرًا لتكوينه ، الذي يتكون في الغالب من معادن ومعادن السيليكات ، فقد صنف علماء الكواكب إيتوكاوا على أنه كويكب من الفئة S. يبلغ طول الكويكب 500 متر (1800 قدم) وقطره من 215 إلى 300 (700 إلى 1000 قدم) ، وهو يدور حول الشمس كل 18 شهرًا على مسافة 1.3 AU - ويمر داخل مدار الأرض إلى ما هو أبعد بقليل من مدار كوكب المريخ .
يُعتقد أن الأجسام التي يبلغ حجمها حجم إيتوكاوا عبارة عن شظايا انفصلت عن كويكبات أكبر من فئة S. على الرغم من صغر حجمها ، يُعتقد أن هذه الكويكبات احتفظت بأي ماء ومواد متطايرة (النيتروجين وثاني أكسيد الكربون والميثان والأمونيا وما إلى ذلك) التي كانت موجودة عند تكوينها. مثل بوز شرح :
الكويكبات من النوع S هي واحدة من أكثر الأجسام شيوعًا في حزام الكويكبات. تشكلت في الأصل على مسافة من الشمس تبلغ ثلثها إلى ثلاثة أضعاف مسافة الأرض. '
العينات التي درسها جين وبوز جاءت من السمة المسماة بحر الإلهام ، وهي المنطقة الملساء في وسط إيتوكاوا. الائتمان: JAXA
من هيكلها ، الذي يتكون من فصين رئيسيين متناثرين في الصخور (بكثافات مختلفة) مرتبطان بقسم أضيق ، يُعتقد أن إيتوكاوا هي بقايا جسم أصلي يبلغ عرضه حوالي 19 كم (12 ميل). خلال تاريخها ، كان من الممكن أن يتم تسخينها إلى ما بين 550 و 800 درجة مئوية (1000 و 1500 درجة فهرنهايت) وتعرضت لتأثيرات متعددة ، مع حدث واحد كبير كسرها.
في أعقاب ذلك ، اندمجت اثنتان من الشظايا لتشكل إيتوكاوا ، التي افترضت حجمها وشكلها الحاليين قبل حوالي 8 ملايين سنة. على الرغم من الانهيار الكارثي الذي أدى إلى تكوينه وحقيقة أن حبيبات العينة تعرضت للإشعاع وتأثيرات النيازك الصغير ، إلا أن المعادن لا تزال تظهر دليلاً على فقدان المياه في الفضاء.
قال جين: 'على الرغم من أن العينات تم جمعها على السطح ، إلا أننا لا نعرف مكان وجود هذه الحبوب في الجسم الأصلي'. 'لكن أفضل تخمين لدينا هو أنها دفنت بداخلها لأكثر من 100 متر ... تحتوي المعادن على تركيبات نظائر الهيدروجين التي لا يمكن تمييزها عن الأرض.'
ما يظهره هذا هو أن الكويكب اصطدم خلال قصف ثقيل متأخر (حوالي 4.1 إلى 3.8 مليار سنة) كانت مسؤولة عن توزيع المياه على الأرض بعد فترة وجيزة إذا تشكلت. كما أضاف Bose ، فإن هذا يجعل الكويكبات من الفئة S هدفًا ذا أولوية عالية لمهام عودة العينات في المستقبل.
وهذا يعني أن الكويكبات من النوع S والأجسام الأم للكوندريت العادي من المحتمل أن تكون مصدرًا مهمًا للمياه والعديد من العناصر الأخرى للكواكب الأرضية. ويمكننا أن نقول هذا فقط بسبب القياسات النظيرية في الموقع على عينات تم إرجاعها من ثرى الكويكب - الغبار والصخور السطحية. '
إيتوكاوا ، كويكب على شكل حبة الفول السوداني له كثافة مختلفة في جسمه الصغير. الائتمان: ESO / JAXA
عندما تتم هذه المهام ، من المرجح أن تلعب ASU دورًا مهمًا. في الوقت الحالي ، تعمل Bose على إنشاء معمل نظيف في جامعة ولاية أريزونا ، والذي سيكون - جنبًا إلى جنب مع NanoSIMS - أول منشأة جامعية عامة قادرة على تحليل عينات من المواد التي تم الحصول عليها من الكويكبات والأجسام في النظام الشمسي.
البروفيسور ميناكشي - مدير جامعة ولاية أريزونا مركز دراسات النيازك والمدير الجديد لـ SESE - هو أيضًا جزء من فريق التحليل الذي سيدرس العينات التي يتم إرجاعها بواسطةهايابوسا 2بعثة. ستغادر المركبة الفضائية كويكب ريوجو في ديسمبر من عام 2019 ومن المقرر أن تعود إلى الأرض بحلول ديسمبر من عام 2020.
جامعة ولاية أريزونا مسؤولة أيضًا عن المساهمة في مطياف الانبعاث الحراري (OTES) على متن ناسا أوزيريس ريكس المركبة الفضائية ، التي تجري حاليًا مهمة عودة عينة مع كويكب بينو القريب من الأرض. من المقرر أن تجمع أوزيريس ريكس عينات من بينو الصيف المقبل وإعادتها إلى الأرض بحلول سبتمبر 2023.
ستعمل هذه المهام وغيرها على توسيع فهم العلماء لكيفية ظهور نظامنا الشمسي ، وقد تلقي بعض الضوء على كيفية بدء الحياة على كوكبنا. مثل بوز انتهى :
'مهمات إرجاع العينات إلزامية إذا أردنا حقًا إجراء دراسة متعمقة للأجسام الكوكبية. وسعت مهمة هايابوسا إلى إيتوكاوا معرفتنا بالمحتويات المتقلبة للأجسام التي ساعدت في تكوين الأرض. لن يكون مفاجئًا إذا كانت هناك آلية مماثلة لإنتاج الماء شائعة بالنسبة للكواكب الخارجية الصخرية حول النجوم الأخرى '.
قراءة متعمقة: ASU الآن و تقدم العلم