Op 6 december lokale tijd (5 december in de Verenigde Staten), Het Japanse ruimtevaartuig Hayabusa2 liet een capsule op de grond van de Australische Outback vallen vanaf ongeveer 120 mijl (of 200 kilometer) boven het aardoppervlak. In die capsule bevindt zich een van de meest waardevolle ladingen in het zonnestelsel:stof dat het ruimtevaartuig eerder dit jaar van het oppervlak van asteroïde Ryugu verzamelde.

Tegen het einde van 2021, het Japan Aerospace Exploration Agency, of JAXA, zal monsters van Ryugu verspreiden onder zes teams van wetenschappers over de hele wereld. Deze onderzoekers zullen warmte, en inspecteer deze oude granen om meer te weten te komen over hun oorsprong.

Onder de teams van Ryugu-onderzoekers bevinden zich wetenschappers van het Astrobiology Analytical Laboratory van NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland. Onderzoekers in het laboratorium voor astrobiologie gebruiken geavanceerde instrumenten die vergelijkbaar zijn met die in forensische laboratoria om misdaden op te lossen. In plaats van misdaden op te lossen, Hoewel, Wetenschappers van NASA Goddard onderzoeken ruimterotsen voor moleculair bewijs dat hen kan helpen de geschiedenis van het vroege zonnestelsel samen te voegen.

"Wat we proberen te doen, is beter begrijpen hoe de aarde evolueerde tot wat het nu is, " zei Jason P. Dworkin, directeur van het Goddard's Astrobiology Analytical Laboratory. "Hoe, van een schijf van gas en stof die samensmolten rond onze vormende zon, zijn we op aarde en mogelijk elders tot leven gekomen?" Dworkin fungeert als de internationale plaatsvervanger van een wereldwijd team dat een monster van Ryugu zal onderzoeken op zoek naar organische verbindingen die voorlopers zijn van het leven op aarde.

Ryugu is een oud fragment van een grotere asteroïde die is gevormd in de wolk van gas en stof waaruit ons zonnestelsel is voortgekomen. Het is een intrigerend type asteroïde dat rijk is aan koolstof, wat een essentieel element is in het leven.

Als Dworkin en zijn team volgende zomer hun deel van een Ryugu-monster ontvangen, ze gaan op zoek naar organische verbindingen, of op koolstof gebaseerde verbindingen, om beter te begrijpen hoe deze verbindingen voor het eerst werden gevormd en zich door het zonnestelsel verspreidden.

Organische verbindingen die van belang zijn voor astrobiologen zijn onder meer aminozuren, dat zijn moleculen die de honderdduizenden eiwitten vormen die verantwoordelijk zijn voor het aandrijven van enkele van de meest essentiële functies van het leven, zoals het maken van nieuw DNA. Door de verschillen te bestuderen in de soorten en hoeveelheden aminozuren die in ruimterotsen worden bewaard, kunnen wetenschappers een record opbouwen van hoe deze moleculen zijn gevormd.

Stof van Ryugu, dat is momenteel 9 miljoen mijl, of 15 miljoen kilometer, van aarde, zal een van de meest perfect bewaarde ruimte zijn die materiaalwetenschappers in handen hebben gekregen. Het is pas het tweede monster van een asteroïde dat ooit in de ruimte is verzameld en naar de aarde is teruggekeerd.

Vóór de Ryugu-bezorging, JAXA bracht in 2010 kleine monsters van asteroïde Itokawa mee als onderdeel van de eerste asteroïde-bemonsteringsmissie in de geschiedenis. Daarvoor, in 2006, NASA kreeg een klein monster van komeet Wild-2 als onderdeel van zijn Stardust-missie. En verder, in 2023, NASA's OSIRIS-REx zal minstens een dozijn ounces teruggeven, of honderden grammen, van de asteroïde Bennu, die al miljarden jaren door de ruimte reist en grotendeels onveranderd is gebleven.

"Ons uiteindelijke doel is om te begrijpen hoe organische verbindingen zijn gevormd in de buitenaardse omgeving, " zei Hiroshi Naraoka, hoogleraar geochemie aan de Kyushu Universiteit in Fukuoka, Japan, en de leider van het wereldwijde Hayabusa2-team dat de organische samenstelling van Ryugu gaat analyseren. "Dus we willen veel organische verbindingen analyseren, inclusief aminozuren, zwavelverbindingen, en stikstofverbindingen, om een ​​verhaal op te bouwen van de soorten organische synthese die plaatsvinden in asteroïden."

Na het analyseren van de make-up van Ryugu, wetenschappers zullen het kunnen vergelijken met Bennu, de locatie van een enorm succesvolle monstername door OSIRIS-REx, die op 20 oktober kort op het oppervlak van de asteroïde landde.

"De twee asteroïden hebben vergelijkbare vormen, maar Bennu lijkt veel meer bewijs te hebben van water uit het verleden en van organische verbindingen, " zei Dworkin, wiens lab ook een tiende van een ounce zal ontvangen, of enkele grammen, van Bennu. "Het zal heel interessant zijn om te zien hoe ze zich verhouden, aangezien ze afkomstig zijn van verschillende ouderlichamen in de asteroïdengordel en een verschillende geschiedenis hebben."

Het analyseren van asteroïdedeeltjes vergt veel oefening

Het analyseren van Ryugu-stof zal een van de meest veeleisende projecten zijn die Goddard-astrochemici hebben aangepakt. Ze zullen moeten werken met een minuscule hoeveelheid monster. Hayabusa2 heeft naar verwachting niet meer dan een paar gram stof verzameld (dat zijn ongeveer zes koffiebonen!) uit Ryugu, hoewel dit veel meer materiaal is dan uit Itokawa werd teruggestuurd. Deze kleine hoeveelheid zal worden verspreid onder vele wetenschappers, wat betekent dat Dworkin en zijn collega's slechts een fractie van het originele monster zullen krijgen - iets meer dan een typische sneeuwvlok.

"We zullen te maken hebben met veel kleinere monstertoewijzingen dan waarmee we normaal werken wanneer we meteorieten analyseren, " zei Eric T. Parker, een Goddard-astrochemicus die samenwerkt met Dworkin.

Parker zei dat het Goddard-team, in samenwerking met internationale collega's, oefent al meer dan een jaar met het werken met minuscule samples. Bijvoorbeeld, ze hebben stofkorrels geanalyseerd van een koolstofrijke meteoriet genaamd Murchison. Vervolgens, ze gebruikten dezelfde techniek om een ​​monster zonder buitenaards materiaal te analyseren om er zeker van te zijn dat ze het verschil tussen de twee konden zien.

Nadat Goddard-wetenschappers Ryugu-stof hebben ontvangen, ze zullen de deeltjes in een wateroplossing in een glazen buis ophangen. Ze zullen dan de oplossing verwarmen tot de temperatuur van kokend water, of 212 graden Fahrenheit (100 graden Celsius), gedurende 24 uur in een poging om alle organische verbindingen te extraheren die in water kunnen oplossen.

De onderzoekers zullen de oplossing door krachtige analytische machines laten lopen die de moleculen binnenin scheiden op vorm en massa en elke soort identificeren.

"Met echt kostbare samples zoals Ryugu, natuurlijk denk je, 'Ik hoop dat deze reageerbuis niet breekt, ' of 'Ik hoop dat deze reactie correct verloopt, '" zei Hannah L. McLain, een Goddard-onderzoeker in het Ryugu-analyseteam van Dworkin. "Maar op dit moment we hebben onze techniek volledig ontwikkeld om er zeker van te zijn dat er niets mis kan gaan en we zijn verheugd om het echte monster te analyseren."