Modellen en laboratoriumtests suggereren dat de asteroïde natriumdamp zou kunnen afblazen terwijl hij dicht bij de zon draait. wat de toename in helderheid verklaart.

Terwijl een komeet door het binnenste zonnestelsel zoeft, de zon verwarmt het, waardoor ijs onder het oppervlak verdampt in de ruimte. De ontluchtingsdamp verdrijft stof en steen, en het gas creëert een heldere staart die zich miljoenen kilometers van de kern kan uitstrekken als een etherische sluier.

Terwijl kometen veel verschillende soorten ijs bevatten, asteroïden zijn voornamelijk rots en staan ​​niet bekend om het produceren van dergelijke majestueuze displays. Maar een nieuwe studie onderzoekt hoe de nabije aarde-asteroïde Phaethon in feite komeetachtige activiteit kan vertonen, ondanks het ontbreken van aanzienlijke hoeveelheden ijs.

Bekend als de bron van de jaarlijkse Geminiden meteorenregen, de 3,6 mijl brede (5,8 kilometer brede) asteroïde wordt helderder naarmate hij dichter bij de zon komt. Kometen gedragen zich doorgaans als volgt:als ze opwarmen, hun ijzige oppervlakken verdampen, waardoor ze actiever worden en helderder worden naarmate de uitlaatgassen en stof meer zonlicht verstrooien. Maar wat zorgt ervoor dat Phaethon oplicht als het geen ijs verdampt?

De boosdoener kan natrium zijn. Zoals de auteurs van de nieuwe studie uitleggen, Phaethon is langwerpig, 524-daagse baan brengt het object ruim binnen de baan van Mercurius, gedurende welke tijd de zon het oppervlak van de asteroïde verwarmt tot ongeveer 1, 390 graden Fahrenheit (750 graden Celsius). Met zo'n warme baan, elk water, kooldioxide, of koolmonoxide-ijs nabij het oppervlak van de asteroïde zou lang geleden zijn afgebakken. Maar bij die temperatuur natrium kan bruisen van de rots van de asteroïde en de ruimte in.

"Phaethon is een merkwaardig object dat actief wordt als het de zon nadert, " zei studieleider Joseph Masiero, een wetenschapper bij IPAC, een onderzoeksorganisatie bij Caltech. "We weten dat het een asteroïde is en de bron van de Geminiden. Maar het bevat weinig tot geen ijs, dus we waren geïntrigeerd door de mogelijkheid dat natrium, die relatief overvloedig aanwezig is in asteroïden, zou het element kunnen zijn dat deze activiteit aanstuurt."

Asteroïde-meteoor verbinding

Masiero en zijn team werden geïnspireerd door observaties van de Geminiden. Wanneer meteoroïden - kleine stukjes rotsachtig puin uit de ruimte - als meteoren door de atmosfeer van de aarde trekken, ze desintegreren. Maar voordat ze dat doen, wrijving met de atmosfeer zorgt ervoor dat de lucht rond de meteoroïden duizenden graden bereikt, licht genereren. De kleur van dit licht staat voor de elementen die ze bevatten. Natrium, bijvoorbeeld, creëert een oranje tint. Van de Geminiden is bekend dat ze weinig natrium bevatten.

Tot nu, er werd aangenomen dat deze kleine stukjes rots op de een of andere manier hun natrium verloren nadat ze de asteroïde hadden verlaten. Deze nieuwe studie suggereert dat het natrium mogelijk een sleutelrol speelt bij het uitwerpen van de Geminid-meteoroïden van het oppervlak van Phaethon.

De onderzoekers denken dat als de asteroïde de zon nadert, zijn natrium warmt op en verdampt. Dit proces zou lang geleden het oppervlak van natrium hebben uitgeput, maar natrium in de asteroïde warmt nog steeds op, verdampt, en bruist de ruimte in door scheuren en kloven in de buitenste korst van Phaethon. Deze jets zouden genoeg kracht geven om het rotsachtige puin van het oppervlak te werpen. Dus het bruisende natrium kan niet alleen de komeetachtige helderheid van de asteroïde verklaren, maar ook hoe de Geminid-meteoroïden uit de asteroïde zouden worden geworpen en waarom ze weinig natrium bevatten.

"Asteroïden zoals Phaethon hebben een zeer zwakke zwaartekracht, dus het kost niet veel kracht om puin van het oppervlak te schoppen of steen uit een breuk te verwijderen, " zei Björn Davidsson, een wetenschapper bij NASA's Jet Propulsion Laboratory in Zuid-Californië en een co-auteur van de studie. "Onze modellen suggereren dat zeer kleine hoeveelheden natrium alles zijn wat nodig is om dit te doen - niets explosiefs, als de uitbarstende damp van het oppervlak van een ijzige komeet; het is meer een gestage bruis."

Laboratoriumtests vereist

Om erachter te komen of natrium in damp verandert en uit de rots van een asteroïde ontsnapt, de onderzoekers testten monsters van de Allende-meteoriet, die in 1969 over Mexico viel, in een laboratorium bij JPL. De meteoriet kan afkomstig zijn van een asteroïde vergelijkbaar met Phaethon en behoort tot een klasse van meteorieten, koolstofhoudende chondrieten genoemd, die ontstonden tijdens de vroegste dagen van het zonnestelsel. De onderzoekers verhitten vervolgens chips van de meteoriet tot de hoogste temperatuur die Phaethon zou ervaren als deze de zon nadert.

"Deze temperatuur ligt toevallig rond het punt dat natrium uit zijn rotsachtige componenten ontsnapt, " zei Yang Liu, een wetenschapper bij JPL en een co-auteur van een studie. "Dus we simuleerden dit verwarmingseffect in de loop van een 'dag' op Phaethon - de drie uur durende rotatieperiode - en, bij het vergelijken van de mineralen van de monsters voor en na onze laboratoriumtests, het natrium ging verloren, terwijl de andere elementen achterbleven. Dit suggereert dat hetzelfde kan gebeuren op Phaethon en lijkt overeen te komen met de resultaten van onze modellen."

De nieuwe studie ondersteunt een groeiend aantal bewijzen dat het categoriseren van kleine objecten in ons zonnestelsel als "asteroïden" en "kometen" te eenvoudig is, niet alleen afhankelijk van hoeveel ijs ze bevatten, maar ook welke elementen verdampen bij hogere temperaturen.

"Onze laatste bevinding is dat als de omstandigheden goed zijn, natrium kan de aard van sommige actieve asteroïden verklaren, het spectrum tussen asteroïden en kometen nog complexer maken dan we ons eerder realiseerden, ' zei Masiero.

De studie, getiteld "Volatiliteit van natrium in koolstofhoudende chondrieten bij temperaturen die consistent zijn met asteroïden met een laag perihelia, " werd gepubliceerd in Het planetaire wetenschappelijke tijdschrift op 16 augustus 2021.