In december 2020, Het Japanse Hayabusa2-ruimtevaartuig zwaaide langs de aarde om een ​​cache met rotsmonsters af te geven die waren genomen van een nabije-aarde-asteroïde genaamd Ryugu. Men denkt dat asteroïden zoals Ryugu de oude bouwstenen van het zonnestelsel vertegenwoordigen, en wetenschappers stonden te popelen om de geretourneerde monsters van dichterbij te bekijken.

Vorige week, de Japanese Aerospace Exploration Agency heeft een van de monsters - een millimetergroot fragment van het oppervlak van de asteroïde - naar het laboratorium van de planetaire wetenschapper Ralph Milliken van Brown University gestuurd voor analyse. Het laboratorium van Milliken is een van de eersten in de VS die tot nu toe een Ryugu-monster heeft onderzocht.

Milliken en Takahiro Hiroi, een senior onderzoeker bij Brown, zijn leden van het wetenschappelijke team van de Hayabusa2-missie. Ze zijn geïnteresseerd in het onderzoeken van bewijs van waterhoudende mineralen op de asteroïde, en ze hebben al onderzoek gepubliceerd over het onderwerp op basis van de teledetectieapparatuur van het ruimtevaartuig. Nu ze een geretourneerd monster hebben, Milliken en Hiroi willen hun metingen op afstand graag vergelijken met de close-upobservaties in het lab.

Milliken besprak het lopende werk in een interview.

Vraag:Waarom werd Brown geselecteerd als een van de laboratoria om een ​​Ryugu-monster te analyseren?

Allereerst, we zijn erg enthousiast om deel uit te maken van wat een geweldige internationale missie is, en het is een grote eer om dit monster zo vroeg in het proces te kunnen analyseren. Ik denk dat er een paar redenen zijn waarom we zijn gekozen. Een daarvan is de aanwezigheid van onze collega, Takahiro Hiroi, die een expert is in het werken met meteorietmonsters en asteroïdewetenschap in het algemeen, en hij werkte ook aan de eerste Hayabusa-missie. Er zijn ook andere Brown-connecties op de missie, waaronder professor Seiji Sugita aan de Universiteit van Tokyo, een Brown Ph.D. afgestudeerd die de hoofdwetenschapper is op de hoofdcamera van het ruimtevaartuig.

Een andere reden is dat Brown een NASA-faciliteit heeft genaamd RELAB, het Reflectie-experimentlaboratorium. RELAB heeft een lange geschiedenis - nu al 30 jaar - van het werken met buitenaardse monsters die teruggaat tot de Apollo-missies naar de maan, evenals de Sovjet Luna-missies. We hebben dus veel expertise in het uitvoeren van zeer nauwkeurige metingen, werken met collega's om die gegevens te interpreteren en die bevindingen vervolgens te combineren met andere waarnemingen om een ​​duidelijk begrip te krijgen van deze monsters en wat ze betekenen voor processen die buiten de aarde plaatsvinden.

Vraag:Kun je het monster zelf wat gedetailleerder beschrijven?

Het is vrij klein - slechts ongeveer 1 millimeter bij 0,5 millimeter. Het komt van het buitenoppervlak van Ryugu. Het ruimtevaartuig Hayabusa2 maakte twee landingen op Ryugu. Op de eerste, het raakte het ongestoorde oppervlak aan en greep wat van dat materiaal. Dan voor de tweede touchdown, het ruimtevaartuig bemonsterde een locatie waar een kunstmatige inslagkrater op het oppervlak was gemaakt in de hoop dat het wat dieper materiaal zou opschudden. Het idee is om dat oppervlaktemateriaal te vergelijken met het "frissere" materiaal eronder dat een beetje meer is afgeschermd van verweringseffecten in de ruimte die het bovenste ongestoorde oppervlak kunnen wijzigen. Het monster waar we naar keken was van de eerste landing op het oppervlak.

V:Waar ben je in het bijzonder naar op zoek in je analyse?

De Hayabusa2-missie heeft een groot wetenschappelijk team, en elk van die experts heeft een andere vraag die ze nastreven. Onze groep is erg geïnteresseerd in mineralen gevormd door water en organische verbindingen. Zijn ze aanwezig in deze monsters, en als het zo is, wat is hun chemie en wat vertellen ze ons over de rol van water in de eerste paar miljoen jaar van ons zonnestelsel? Onze eerste gegevens van de teledetectie-instrumenten op het ruimtevaartuig suggereerden dat Ryugu misschien niet zo waterrijk was als we hadden verwacht. Een hypothese is dat de oorspronkelijke asteroïde is veranderd door water, leidend tot de vorming van waterhoudende klei en misschien andere mineralen, maar op een gegeven moment werd de asteroïde vervolgens verwarmd tot het punt waarop hij gedeeltelijk uitdroogde. Nu we de monsters in de hand hebben, we kunnen van dichterbij kijken en zien of die hypothese klopte.

V:Welke vorm heeft de analyse?

Beginnen, we doen wat bekend staat als nabij- en midden-infrarood reflectiespectroscopie, die het licht analyseert dat door het monster wordt gereflecteerd bij golflengten die langer zijn dan wat het menselijk oog kan zien, maar die ons vertelt over de aanwezige mineralen. Er zijn vergelijkbare instrumenten op het ruimtevaartuig die het oppervlak van de asteroïde hebben geanalyseerd op een schaal van vele meters tot centimeters. Maar in het lab kijken we naar de micrometerschaal. Dus we kunnen kijken naar de individuele kleine korrels, de complexiteit van de mineralen en hun chemie, en begrijpen of en hoe waterhoudende mineralen in het monster aanwezig zijn. Zodra we die gedetailleerde informatie hebben, we kunnen teruggaan en naar onze grotere ruimtevaartuiggegevens kijken en ons afvragen:waren de hypothesen die we op basis van die gegevens hebben gemaakt correct of moeten we onze interpretaties herzien? De mogelijkheid om op afstand gedetecteerde gegevens van ruimtevaartuigen te hebben en vervolgens monsters in de hand om gedetailleerde laboratoriumanalyses uit te voeren, helpt ons echt om te leren hoe we die ruimtelijke schalen kunnen overbruggen.

Q:Why is it important to study asteroids like Ryugu?

We think that asteroids like Ryugu represent the primordial building blocks of the solar system. So by learning more about Ryugu, we might be able to learn more about how the solar system formed and how it evolved to be as it is today.

In aanvulling, both Takahiro and I are co-investigators on NASA's OSIRIS-REx mission which is currently on its way back to Earth to return samples from the asteroid Bennu and which the spacecraft data have shown is home to water-bearing minerals and organic compounds. We're looking forward to measuring samples from that mission as well, so this analysis of the Ryugu samples will also help us prepare for those future measurements.