Met behulp van röntgentechnieken, wetenschappers zullen kleine stipjes van asteroïde 162173 Ryugu bestuderen, verzameld door een Japanse ruimtemissie. Meer leren over hoe deze asteroïde is gevormd, zal ons begrip van het zonnestelsel vergroten, inclusief de vorming van de aarde.

Het is niet ongebruikelijk dat wetenschappers interessante objecten duizenden kilometers naar het Argonne National Laboratory van het Amerikaanse Department of Energy (DOE) brengen voor studie. Maar het is eerlijk om te zeggen dat de laatste van deze die in het laboratorium zijn geland uit veel, veel verder weg, en hun reis naar Argonne was uniek.

Een team van wetenschappers uit Argonne is een van de weinige groepen over de hele wereld die zijn gekozen om kleine fragmenten van een asteroïde te bestuderen. Deze stofdeeltjes kwamen uit 162173 Ryugu, onderdeel van een groep bijna-aardse objecten genaamd de Apollo-asteroïden. De baan van deze asteroïde brengt hem binnen 60, 000 mijl - ongeveer een kwart van de afstand tot de maan - eens in de 16 maanden.

De fragmenten zijn verzameld door Hayabusa2, een missie uitgevoerd door de Japanse ruimtevaartorganisatie, JAXA.

Deze stukjes rots zijn opmerkelijk klein - elk is ongeveer 200 micron in diameter, ongeveer de grootte van drie menselijke haren. Maar ze dragen informatie bij zich over hoe deze asteroïden werden gevormd, en kan ons lang verborgen geheimen vertellen over de vroege dagen van het zonnestelsel, inclusief de aarde zelf.

Argonne Distinguished Fellow Esen Ercan Alp leidt het onderzoeksteam dat de ultraheldere röntgenstralen van de Advanced Photon Source (APS) gebruikt, een DOE Office of Science User Facility in Argonne, om de asteroïde monsters te onderzoeken. Alp en zijn collega's hebben jarenlang gewerkt om opgenomen te worden in de internationale groep wetenschappers die deze fragmenten voor het eerst op aarde bekijken.

"Dit is heel spannend, "zei Alp. "We zijn al twee jaar bezig met de voorbereiding van dit project. We hebben onze röntgentechnieken geoefend op monsters van meteorieten die op aarde zijn gevallen, maar ze waren slechts een repetitie voor het echte werk."

De APS is de enige Amerikaanse faciliteit die is gekozen om deze fragmenten te bestuderen, en volgens Alp, dat komt door een bepaalde röntgentechniek waarin hij en zijn team gespecialiseerd zijn:Mössbauer-spectroscopie. Vernoemd naar de Duitse natuurkundige Rudolf Mössbauer, deze techniek is zeer gevoelig voor kleine veranderingen in de chemie van monsters, en het stelt wetenschappers in staat om de chemische samenstelling van deze fragmenten deeltje voor deeltje te bepalen.

Het is een techniek die Argonne sinds de jaren 60 ontwikkelt, en het laboratorium is een wereldleider in het gebruik ervan.

Na een eerste reeks waarnemingen in juni en juli, het Argonne-team - waaronder bundellijnwetenschapper Barbara Lavina (van de Universiteit van Chicago en Argonne) en natuurkundige Jiyong Zhao - nam metingen van 25 verschillende plekken op deze fragmenten met behulp van röntgenverstrooiingsmethoden bij bundellijn 3-ID-B bij de APS. In september, de fragmenten keren terug naar Argonne en het team zal uitgebreidere metingen doen met behulp van Mössbauer-spectroscopietechnieken.

Lavina, wiens achtergrond in de geologie ligt, is vooral opgewonden door de kans om rotsen te bestuderen die letterlijk niet van deze aarde zijn en die een reis naar de aarde niet zouden hebben overleefd als ze niet veilig waren opgeborgen in een ruimtevaartuig. Ze merkte op dat de techniek die het team gebruikte, is ontworpen om de toestand van ijzer in monsters als deze nauwkeurig te onderzoeken.

"IJzer is een van de beste recordhouders uit de geschiedenis van een rots, Lavina zei. "We zullen een unieke kans hebben om een ​​belangrijk stukje van de puzzel te ontrafelen, namelijk de vorming en evolutie van ons zonnestelsel."

De sensatie om als een van de eersten deze asteroïdefragmenten te zien, wordt alleen maar versterkt door hun fantastische reis vanuit de verre ruimte. Alleen al het krijgen van de Hayabusa2-module naar 162173 Ryugu duurde meer dan drie jaar. De module landde in juni 2018 op de asteroïde en onderzocht deze gedurende anderhalf jaar.

Als onderdeel van die missie, de lander zette een kinetische penetrator in, een klein explosief dat het oppervlak van de asteroïde brak, het roeren van rotsen en stof die vervolgens werden verzameld.

In november 2019, de Hayabusa2-raket verliet de baan van de asteroïde, en het bracht zijn kostbare lading in december 2020 terug naar de aarde. Hoewel dat het verste deel van de reis van de fragmenten naar Argonne was, het was misschien niet de meest gevaarlijke, aangezien acht van deze kleine monsters in een doos werden gedaan en via Federal Express van Japan naar Illinois werden verzonden.

"We hielden de trackinginformatie nauwlettend in de gaten, " grapte Lavina, met de opmerking dat de monsters veilig zijn aangekomen.

De resultaten van het werk van het Argonne-team zijn nog niet bekend, en wordt pas onthuld als er een paper is opgesteld en gepubliceerd. De asteroïde fragmenten, In de tussentijd, naar een andere wetenschappelijke instelling zijn gestuurd, deze in Europa, waar een ander onderzoeksteam de kans krijgt om ze te observeren.

Alp en zijn collega's anticiperen op een tweede kans om meer te leren over deze buitenaardse objecten en om hun uitgekiende röntgentechnieken in de praktijk te brengen.

"Het is heel belangrijk om deel uit te maken van een internationale onderneming als deze, "Alp zei. "Onze eerste ronde was behoorlijk succesvol, maar we zijn nog maar net begonnen."