Vorig jaar, wetenschappers met NASA's Dawn-missie hebben de detectie aangekondigd van organisch materiaal - op koolstof gebaseerde verbindingen die noodzakelijke componenten voor het leven zijn - die zijn blootgesteld in plekken op het oppervlak van de dwergplaneet Ceres. Nutsvoorzieningen, een nieuwe analyse van de Dawn-gegevens door onderzoekers van de Brown University suggereert dat die patches een veel grotere hoeveelheid organische stoffen kunnen bevatten dan oorspronkelijk werd gedacht.

De bevindingen, onlangs gepubliceerd in Geofysische onderzoeksbrieven , intrigerende vragen oproepen over hoe die organische stoffen aan de oppervlakte van Ceres kwamen, en de methoden die in de nieuwe studie worden gebruikt, kunnen ook een sjabloon zijn voor het interpreteren van gegevens voor toekomstige missies, zeggen de onderzoekers.

"Wat dit artikel laat zien, is dat je echt verschillende resultaten kunt krijgen, afhankelijk van het type organisch materiaal dat je gebruikt om de Ceres-gegevens te vergelijken en te interpreteren, " zei Hannah Kaplan, een postdoctoraal onderzoeker aan het Southwest Research Institute die het onderzoek leidde terwijl ze haar Ph.D. bij Bruin. "Dat is niet alleen belangrijk voor Ceres, maar ook voor missies die binnenkort asteroïden zullen verkennen die ook organisch materiaal kunnen bevatten."

Organische moleculen zijn de chemische bouwstenen voor het leven. Hun ontdekking op Ceres betekent niet dat daar leven bestaat of ooit heeft bestaan; niet-biologische processen kunnen ook aanleiding geven tot organische moleculen. Maar omdat het leven zoals we het kennen niet kan bestaan ​​zonder organisch materiaal, wetenschappers zijn geïnteresseerd in hoe het door het zonnestelsel wordt verspreid. De aanwezigheid van organisch materiaal op Ceres roept intrigerende mogelijkheden op, vooral omdat de dwergplaneet ook rijk is aan waterijs, en water is een ander noodzakelijk onderdeel van het leven.

De oorspronkelijke ontdekking van organische stoffen op Ceres werd gedaan met behulp van de Visible and Infrared (VIR) Spectrometer op het Dawn-ruimtevaartuig, die in 2015 in een baan om de dwergplaneet ging. Door de patronen te analyseren waarin zonlicht op het oppervlak interageert - goed kijken naar welke golflengten worden gereflecteerd en welke worden geabsorbeerd - kunnen wetenschappers een idee krijgen van welke verbindingen op Ceres aanwezig zijn. Het VIR-instrument pikte een signaal op dat overeenkomt met organische moleculen in het gebied van de Ernutet-krater op het noordelijk halfrond van Ceres.

Om een ​​eerste idee te krijgen van hoe overvloedig die verbindingen kunnen zijn, het oorspronkelijke onderzoeksteam vergeleek de VIR-gegevens van Ceres met laboratoriumreflectiespectra van organisch materiaal gevormd op aarde. Op basis van die norm de onderzoekers concludeerden dat tussen de zes en tien procent van de spectrale signatuur die ze op Ceres ontdekten, kon worden verklaard door organisch materiaal.

Maar voor dit nieuwe onderzoek Kaplan en haar collega's wilden die gegevens opnieuw onderzoeken met een andere standaard. In plaats van te vertrouwen op aardrotsen om de gegevens te interpreteren, het team wendde zich tot een buitenaardse bron:meteorieten. Van sommige meteorieten - brokken koolstofhoudend chondriet die op aarde zijn gevallen nadat ze uit primitieve asteroïden zijn uitgeworpen - is aangetoond dat ze organisch materiaal bevatten dat enigszins verschilt van wat gewoonlijk op onze eigen planeet wordt aangetroffen. En het werk van Kaplan laat zien dat de spectrale reflectie van de buitenaardse organische stoffen verschilt van die van terrestrische tegenhangers.

"Wat we vinden is dat als we de Ceres-gegevens modelleren met behulp van buitenaardse organische stoffen, die misschien een meer geschikte analoog zijn dan die op aarde worden gevonden, dan hebben we veel meer organische stof op Ceres nodig om de sterkte van de spectrale absorptie die we daar zien te verklaren, " Zei Kaplan. "We schatten dat maar liefst 40 tot 50 procent van het spectrale signaal dat we op Ceres zien, wordt verklaard door organische stoffen. Dat is een enorm verschil met de zes tot tien procent die eerder werd gerapporteerd op basis van terrestrische organische verbindingen."

Als de concentratie organische stoffen op Ceres inderdaad zo hoog is, het roept tal van nieuwe vragen op over de bron van dat materiaal. Er zijn twee concurrerende mogelijkheden voor waar de biologische producten van Ceres vandaan kunnen komen. Ze kunnen intern op Ceres zijn geproduceerd en vervolgens aan de oppervlakte zijn blootgesteld, of ze kunnen naar de oppervlakte zijn gebracht door een inslag van een organisch-rijke komeet of asteroïde.

Deze nieuwe studie suggereert dat als de organische stoffen werden afgeleverd, dan zouden de potentieel hoge concentraties van de organische stoffen meer in overeenstemming zijn met de impact van een komeet dan van een asteroïde. Van kometen is bekend dat ze aanzienlijk hogere interne hoeveelheden organische stoffen hebben in vergelijking met primitieve asteroïden, mogelijk vergelijkbaar met het cijfer van 40 tot 50 procent dat deze studie suggereert voor deze locaties op Ceres. Echter, de hitte van een inslag zou waarschijnlijk een aanzienlijke hoeveelheid organisch materiaal van een komeet vernietigen, dus of zulke hoge abundanties al dan niet kunnen worden verklaard door een komeetinslag, blijft onduidelijk, zeggen de onderzoekers.

De alternatieve verklaring, that the organics formed directly on Ceres, raises questions too. The detection of organics has so far been limited to small patches on Ceres' northern hemisphere. Such high concentrations in such small areas require an explanation.

"If the organics are made on Ceres, then you likely still need a mechanism to concentrate it in these specific locations or at least to preserve it in these spots, " zei Ralph Milliken, een universitair hoofddocent bij Brown's Department of Earth, Environmental and Planetary Sciences and a study co-author. "It's not clear what that mechanism might be. Ceres is clearly a fascinating object, and understanding the story and origin of organics in these spots and elsewhere on Ceres will likely require future missions that can analyze or return samples."

For now the researchers hope this study will be helpful in informing upcoming sample return missions to near-Earth asteroids that are also thought to host water-bearing minerals and organic compounds. The Japanese spacecraft Hayabusa2 is expected to arrive at the asteroid Ryugu in several weeks, and NASA's OSIRIS-REx mission is due to reach the asteroid Bennu in August. Kaplan is currently a science team member with the OSIRIS-REx mission.

"I think the work that went into this study, which included new laboratory measurements of important components of primitive meteorites, can provide a framework of how to better interpret data of asteroids and make links between spacecraft observations and samples in our meteorite collection, " Kaplan said. "As a new member to the OSIRIS-REx team, I'm particularly interested in how this might apply to our mission."