science >> Wetenschap >  >> Astronomie

Kleine fragmenten van koolstofrijke asteroïden te kwetsbaar om atmosferische binnenkomst te overleven

Onderzochte regio op Ryugu. Krediet:Duits ruimtevaartcentrum (DLR)

Ryugu en andere asteroïden van de gewone "C-klasse" bestaan ​​uit meer poreus materiaal dan eerder werd gedacht. Kleine fragmenten van hun materiaal zijn daarom te kwetsbaar om bij een botsing met de aarde de atmosfeer binnen te dringen. Dit heeft de langvermoede oorzaak van het tekort van dit type meteoriet in vondsten op aarde aan het licht gebracht. Onderzoekers van het Duitse Lucht- en Ruimtevaartcentrum (Deutsches Zentrum fuer Luft- und Raumfahrt, DLR) zijn tot deze conclusie gekomen in een wetenschappelijk artikel gepubliceerd in het tijdschrift Natuurastronomie . De resultaten zijn gebaseerd op metingen met hoge resolutie van de oppervlaktetemperatuur met de DLR-radiometer MARA aan boord van de Duits-Franse Mobile Asteroid Surface Scout (MASCOT) lander. Op 3 oktober 2018, als onderdeel van de Japanse Hayabusa2-missie, MASCOT daalde neer op de asteroïde Ryugu met een diameter van bijna een kilometer en stuurde spectaculaire beelden en fysieke metingen van het oppervlak terug naar de aarde.

"Ryugu verraste ons, " zegt Matthias Grott, Hoofdonderzoeker voor het MARA-radiometerexperiment bij het DLR Institute of Planetary Research in Berlijn en hoofdauteur van de studie. "Op de asteroïde, we hebben alleen grotere fragmenten waargenomen die zeer poreus en waarschijnlijk erg kwetsbaar zijn." Eerdere telescopische infraroodlichtkrommen van dergelijke koolstofrijke asteroïden die van de aarde waren verkregen, waren geïnterpreteerd door onderzoekers die hun thermische eigenschappen bestudeerden als lichamen bedekt met deeltjes ter grootte van zand tot kiezelsteen. In totaal, 21 DLR-wetenschappers van instituten in Berlijn, Bremen en Keulen namen deel aan het onderzoek, samen met internationale partners. "MASCOT heeft de brede expertise van DLR op het gebied van ruimteonderzoek samengebracht - van ontwerp, ontwikkeling en testen om ervaring op te doen in de wetenschappelijke verkenning van het zonnestelsel, " zegt Hansjoerg Dittus, DLR bestuurslid voor ruimteonderzoek en -technologie. "De eerste gepubliceerde resultaten zijn daar een indrukwekkend bewijs van."

Tekort aan meteorietvondsten onthult de bescherming die de atmosfeer van de aarde biedt

Tot nu, slechts een paar chondritische meteorieten die op aarde zijn gevonden, zijn geïdentificeerd als fragmenten van asteroïden van het C-type, die veel voorkomen in het zonnestelsel ("C' is het chemische symbool voor het element koolstof). Chondrulen zijn klein, millimetergrote rotsbolletjes die 4,5 miljard jaar geleden in de zonnenevel werden gevormd en die worden beschouwd als de fundamentele bouwstenen van planeetvorming. "We kunnen nu bevestigen dat fragmenten van deze asteroïden zeer waarschijnlijk verder uiteen zullen vallen wanneer ze de atmosfeer van de aarde binnenkomen, en dan meestal volledig opbranden. Dit betekent dat alleen de grootste fragmenten het aardoppervlak bereiken, " legt Grott uit. "Daarom worden meteorieten van dit type asteroïde zo zelden op aarde gevonden."

Het goede nieuws is dat, daarom, De atmosfeer van de aarde biedt meer bescherming tegen asteroïden van het C-type, die goed zijn voor 75 procent van alle asteroïden. Ryugu is een asteroïde van de C-klasse, een koolstofrijke vertegenwoordiger van de oudste lichamen in het 4,5 miljard jaar oude zonnestelsel, en dus een bouwsteen van planeetvorming. Het is een van de oudste van de 17, 000 asteroïden met banen waarvan bekend is dat ze die van de aarde kruisen. Echter, verder onderzoek is nodig om de maximale grootte van de asteroïde te bepalen waarvoor deze atmosferische bescherming effectief is.

Het internationale onderzoeksteam onder leiding van Matthias Grott bepaalde de stijging en daling van de oppervlaktetemperatuur in de loop van de ongeveer zeven en een half uur durende dagelijkse cyclus van de asteroïde. Dit werd bereikt door de infrarode straling te meten die overdag en 's nachts door het oppervlak wordt uitgezonden, met behulp van de MARA-radiometer. De MARA-metingen maakten het mogelijk om de thermische eigenschappen en dichtheid van het materiaal af te leiden. De gegevens van MASCOT zijn verzonden naar het Japanse ruimtevaartuig Hayabusa2. Het vaartuig bevond zich op een waarnemingspositie drie kilometer boven het oppervlak van de asteroïde. Vanaf daar, MASCOT heeft alle meet- en operationele gegevens naar de aarde gestuurd.

MASCOT landde op 3 oktober 2018 op asteroïde Ryugu door stapvoets te vallen. Zes minuten na het afscheid van Hayabusa2 op een hoogte van 42 meter, de lander landde op het oppervlak van de asteroïde nadat hij een ballistische baan had gevolgd. MASCOT bounced back up several metres, before the 10-kilogram experiment package finally came to rest. A rotating swing arm allowed MASCOT to turn to the "correct" side and "hop" across the surface. In totaal, MASCOT was active on Ryugu for 17 hours, one hour longer than anticipated.

The gravitational attraction of Ryugu is 66, 500 times weaker than that of Earth, so the small amount of momentum produced by the arm was sufficient. This technical innovation for an unconventional form of mobility on an asteroid surface was used for the first time in the history of space exploration as part of the Hayabusa2 mission. The Hayabusa2 mission on Ryugu will continue until the end of 2019, with the goal of returning samples of the asteroid material to Earth by 2020. On 11 July, Hayabusa2 successfully completed the second touchdown operation on the asteroid.