Iets meer dan 4 miljard jaar geleden, de planeten in ons zonnestelsel bestonden naast grote aantallen kleine rotsachtige of ijzige objecten in een baan om de zon. Dit waren de laatste overblijfselen van de planetesimalen - de primitieve bouwstenen die de planeten vormden. De meeste van deze overgebleven voorwerpen gingen toen verloren, terwijl verschuivingen in de banen van de reuzenplaneten hen naar de verre buitenste regionen van het zonnestelsel of daarbuiten verspreidden. Maar sommigen werden gevangen genomen in twee minder verre regio's, nabij punten waar de zwaartekracht van Jupiter en de zon in evenwicht is, en daar opgesloten zijn gebleven, meestal onaangeroerd, voor miljarden jaren.

Nog geen 4 miljoen jaar geleden, een oude voorouder van de moderne mens zwierf door het land in wat later het land Ethiopië zou worden. Vierendertig jaar geleden, Donald Johanson ontdekte het gefossiliseerde skelet van dit wezen, later Lucy genoemd, na de Beatles-hit 'Lucy in the Sky with Diamonds' uit 1967.

Over drie jaar, een ruimtevaartuig genaamd Lucy, geïnspireerd door het beroemde fossiel, zal beginnen met zijn verkenning die zou kunnen helpen bij het bepalen van de vroege geschiedenis van het zonnestelsel.

NASA's Lucy-missie vliegt langs zes van die ingesloten planetesimalen - de Jupiter Trojaanse asteroïden - en geeft de mensheid een eerste glimp van deze oude objecten. Door deze fossielen van planeetvorming te bestuderen, de Lucy-missie zou net zoveel kunnen onthullen over de ontwikkeling van het zonnestelsel als het Lucy-fossiel over de menselijke evolutie. En op weg naar de Trojanen, Lucy zal een asteroïde bezoeken die het team Donaldjohanson heeft genoemd, naar de antropoloog die het versteende skelet van onze voorouder ontdekte.

"De Trojanen bevatten essentiële aanwijzingen voor de oorsprong van het zonnestelsel, omdat het overblijfselen zijn van, en zo waren getuigen van, het proces dat de planeten bouwde, " zei hoofdonderzoeker Harold Levison van het Southwest Research Institute in Boulder, Colorado.

De Trojanen draaien synchroon met Jupiter om de zon, bijna hetzelfde pad volgen, maar de reuzenplaneet met ongeveer een zesde van de baan rond de baan leiden, of met hetzelfde bedrag achterblijven. Dit houdt ze in de buurt van een van de twee zwaartekrachtstabiele "Lagrange" punten, L4 en L5, gepositioneerd op de top van een gelijkzijdige driehoek met Jupiter en de Zon, waar ze worden beschermd tegen verstoring in verschillende banen of volledig uit het zonnestelsel. De gebieden rond de L4- en L5-punten van Jupiter bevatten elk een zwerm objecten van miljarden jaren oud die informatie bevatten over de geschiedenis van ons zonnestelsel.

Aardobservaties hebben astronomen in staat gesteld de Trojaanse asteroïden te classificeren op basis van subtiele variaties in kleur en waarschijnlijke samenstelling. "We zien variatie in de eigenschappen die we vanaf de aarde kunnen meten en we zouden graag de fysieke basis achter deze variatie willen weten, Lucy Project Scientist Keith Noll zei. "Een missie naar een enkel object zou dat soort vergelijking niet mogelijk hebben gemaakt - door een gevarieerde reeks objecten te bemonsteren, Lucy zal een betere basis bieden om te begrijpen wat we in de bredere bevolking zien." Door zes Trojaanse paarden te bezoeken die alle belangrijke typen omvatten, waarvan er twee een binair systeem vormen (twee objecten die om elkaar heen draaien), Lucy krijgt een schat aan informatie over de objecten die de oorspronkelijke planetesimale schijf van het zonnestelsel vormden. Noll werkt bij NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland, een belangrijke partner in de Lucy-missie.

Een kenmerk dat de Trojanen gemeen hebben, is dat ze donker zijn. "Ze reflecteren slechts vier of vijf procent van het licht dat hen raakt, ' zei Noll. 'Dat is echt donker. Zwarte bestrating op de weg reflecteert veel beter."

Wat de Trojanen verduistert, is een mysterie dat verrassende gevolgen kan hebben voor onze aarde. "Donkere objecten kunnen organische (koolstofhoudende) verbindingen op hun oppervlak hebben, "Zei senior wetenschapper Amy Simon. "Als veel van de Trojaanse paarden die we onderzoeken bewijzen van organische stoffen vertonen, het zal impliceren dat de bouwstenen voor leven in het hele vroege zonnestelsel gebruikelijk waren." Simon werkt bij NASA Goddard, waar ze als plaatsvervangend hoofdonderzoeker voor een van de instrumenten van het Lucy-ruimtevaartuig fungeert.

Sommige van dezelfde processen die de Trojanen in hun huidige banen opsloten, stuurden andere overgebleven planetesimalen verder van de zon, en die vinden we nu in de Kuipergordel, het ijzige gebied voorbij Neptunus dat de thuisbasis is van Pluto en andere dwergplaneten. (NASA's New Horizons-ruimtevaartuig verkende Pluto na een reis van 9 jaar, en zal op nieuwjaarsdag 2019 langs een ander Kuipergordelobject vliegen.)

Het verzamelen van gegevens is essentieel voor Lucy's succes. De missie zal vier instrumenten aan boord hebben:L'Ralph, bestaande uit MVIC (Multi-spectral Visible Imaging Camera), een multi-color imager, en LEISA (Linear Etalon Imaging Spectral Array), een spectrograaf die informatie geeft over de samenstelling van het oppervlak; L'LORRI (Long Range Reconnaissance Imager), een camera met hoge resolutie; en L'TES (Thermische Emissie Spectrometer), die de oppervlaktetemperaturen van de Trojaanse paarden zal meten. En naast de wetenschappelijke instrumenten, Lucy's communicatie- (radio) en target-acquisitiesysteem (TTCam) zullen bijdragen aan de wetenschappelijke missie. L'Ralph zal de oppervlakken van de Trojaanse paarden analyseren om te kijken naar de aanwezigheid van verschillende silicaten, ijs en organische stoffen op deze asteroïden. L'LORRI zal high-definition foto's maken van de Trojaanse paarden, aangevuld met TTCam bij de dichtste nadering. L'TES zal de fysieke staat van de oppervlakken van de Trojaanse paarden onderzoeken, en de radiogegevens zullen samen met de beeldgegevens worden gebruikt om hun massa's en dichtheden te bepalen.

Lucy staat gepland voor lancering in oktober 2021, vliegen door meer doelen in verschillende banen rond de zon dan enige andere missie in de geschiedenis. Antwoorden op belangrijke vragen over het verre verleden van het zonnestelsel zijn nu binnen handbereik, dankzij de Lucy-missie.

De Lucy-missie wordt geleid door Dr. Harold Levison en zijn team van het Southwest Research Institute en wordt beheerd door NASA's Goddard Space Flight Center. De instrumenten op Lucy zijn ontwikkeld door Goddard, Staatsuniversiteit van Arizona, en het Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory. Het ruimtevaartuig zal worden ontwikkeld en gebouwd door Lockheed Martin. Na de bouw ervan, Lucy zal verdere testen ondergaan, en over drie jaar gelanceerd worden op een missie die onze kennis van het zonnestelsel voor altijd zal veranderen.