Wetenschap
De vergelijkende analyse van primitieve asteroïden door studenten biedt context voor verder onderzoek en toekomstige NASA-missies
De primitieve asteroïden die Brittany Harvison, doctoraatsstudent natuurkunde aan de UCF, bestudeert, dragen sporen van hun oorsprong en miljarden jaren van de geschiedenis van ons zonnestelsel met zich mee.
Harvison doorzocht een bibliotheek met infraroodtelescoopgegevens om de spectrale samenstelling van 25 leden van de Erigone-familie van primitieve asteroïden te analyseren en de hiaten in ons begrip van de schepping van ons zonnestelsel te helpen opvullen.
De gegevens over de Erigone-asteroïden, die zich bevinden in de belangrijkste asteroïdengordel tussen de banen van Mars en Jupiter, werden verzameld als onderdeel van het PRIMitive Asteroid Spectroscopic Survey (PRIMASS)-project, mede geleid door UCF-planeetwetenschapper Noemí Pinilla-Alonso.
Harrison's werk, gepubliceerd in het tijdschrift Icarus , legt de basis voor toekomstig onderzoek en kan wetenschappers dichter bij de conclusie brengen of asteroïden water naar de aarde hebben gebracht, en zo ja, hoeveel.
‘Er zijn theorieën dat de aarde een fractie van haar water zou hebben ontvangen van primitieve asteroïden in het vroege zonnestelsel’, zegt Harvison, tevens onderzoeker bij het Florida Space Institute (FSI). "Een groot deel van deze theorieën bestaat uit het begrijpen hoe deze primitieve asteroïden op het pad van de aarde werden getransporteerd. Het onderzoeken van primitieve asteroïden in het zonnestelsel van vandaag zou dus kunnen helpen een beeld te schetsen van wat er al die jaren geleden aan de hand was."
Sommige van deze kosmische reizigers, waaronder de asteroïden binnen de Erigone-familie, hebben gehydrateerde silicaten. De bestaande gehydrateerde lichamen die zich door ons zonnestelsel blijven verplaatsen, kunnen ons meer vertellen over de lichamen die in botsing zijn gekomen met de aarde.
Het is een van de vele openstaande vragen die het werk van Harrison wil beantwoorden.
‘We wilden vooral kijken of er primitieve asteroïdefamilies bestonden die vergelijkbaar waren met de asteroïdefamilies Erigone en Polana’, zegt Harvison. "We gebruikten spectroscopie om te bestuderen welke soorten mineralen zich op het oppervlak bevonden om hun samenstelling te begrijpen."
Uit het onderzoek zagen Harvison en haar co-auteurs dat de families Erigone en Polana van elkaar verschillen in het nabij-infrarood, maar dat de andere primitieve families hun eigen niveaus van rode kleur in hun spectrale verdeling hebben, samen met hun eigen unieke niveaus van kleur. hydratatie.
Met andere woorden:de primitieve families in het binnenste zonnestelsel vertonen een verscheidenheid aan roodheid en hydratatie. Uit de analyse en vergelijking blijkt dat deze families niet verbonden zijn met de voorgestelde Erigone-achtige of Polana-achtige groepen, wat de eerder aangenomen theorieën over waar ze in passen in twijfel trekt. Ook lijkt een bepaalde asteroïde, (52246) Donaldjohanson, tot de groep te behoren. aan de Erigone-familie op basis van zijn spectrum.
De geschiedenis samenvoegen
Vanwege het belang van het begrijpen van de aard van primitieve objecten, hebben talloze ruimtevaartuigen zich gericht op primitieve asteroïden, zoals JAXA's Hayabusa2 en NASA's OSIRIS-REx, die respectievelijk monsters van Ryugu en Bennu bezochten, bestudeerden en terugstuurden.
Bennu en Ryugu spoorden onderzoekers aan om primitieve asteroïden verder te bestuderen en uit te zoeken waar ze vandaan kwamen, zegt Harvison.
Erigone was een van de laatste onderdelen van de grote bibliotheek met PRIMASS-gegevens die bestond, maar nog moest worden bestudeerd, zegt Harvison. PRIMASS heeft tot doel de diversiteit van oppervlakte-eigenschappen van primitieve botsingsfamilies in de asteroïdengordel te begrijpen en hun samenstelling in kaart te brengen.
Een botsingsfamilie van asteroïden verwijst naar een groep asteroïden waarvan wordt aangenomen dat ze zijn ontstaan door het uiteenvallen van een groter ouderlichaam als gevolg van een botsing. De leden van een botsingsfamilie geven informatie over het interieur van het intacte lichaam waar ze deel van uitmaakten vóór de botsing.
Het PRIMASS-project karakteriseert de botsingsfamilies van primitieve asteroïden in de hoofdgordel, en vooral degenen die de oorsprong zouden kunnen zijn van de primitieve nabij-aardse asteroïden zoals Bennu en Ryugu.
De conclusies die worden getrokken door het bestuderen van botsingsfamilies zoals Erigone zijn cruciale puzzelstukjes in de grotere poging om de schepping van ons zonnestelsel te begrijpen.
‘Het grotere doel was om te kijken naar primitieve families in het binnenste deel van de belangrijkste asteroïdengordel, waar vermoedelijk Ryugu en Bennu vandaan kwamen’, zegt ze. "De Erigone-familie was het laatste stukje van de puzzel dat in de PRIMASS-bibliotheek werd geplaatst om volledige context te bieden over primitieve asteroïden in deze regio en andere wetenschappers in staat te stellen de gegevens te analyseren."
Het onderzoek van Harvison biedt aanvullende context voor de aanstaande NASA Lucy-missie, waarbij het gelijknamige ruimtevaartuig in het voorjaar van 2025 Donaldjohanson zal bezoeken voordat het verder gaat met het onderzoeken van acht Trojaanse objecten (ruimtestenen gevangen in de baan van Jupiter) in de periode 2027 tot en met 2033.
P>Kijkend naar de toekomst
Co-auteur van het onderzoek Mário De Prá, assistent-wetenschapper bij FSI, was onderzoeksassistent en co-promotor van Harvison. Co-auteur Pinilla-Alonso is de onderzoeksadviseur van Harvison en assisteerde Harvison bij haar onderzoek.
Pinilla-Alonso zegt dat ze blij is om Harrison te helpen en haar groei te zien.
"Voor mij was het een genoegen om het proces en het eindresultaat te zien", zegt ze. "Ze nam vroeg tijdens de pandemie, toen we allemaal thuis aan het werken waren, contact met me op om haar interesse te tonen in het volgen van een doctoraat hier bij UCF. Hier zijn we dan ongeveer drie jaar later:ze heeft geweldig werk geleverd en er is nog meer te doen." kom."
Pinilla-Alonso en Harvison zeggen dat ze verrast waren dat niemand de spectroscopie van de Erigone-familie had bestudeerd.
"Toen Bretagne aan dit project begon, zagen we dat we één stukje informatie misten", zegt Pinilla-Alonso.
"PRIMASS had de analyse voltooid van het zichtbare en nabij-infrarood van alle primitieve families in de binnenste gordel, maar er ontbrak één familie:Erigone. Dat was erg belangrijk omdat het de familie was die het leren over de binnenste gordel kon afsluiten. asteroïde] gordelfamilies. Totdat je de juiste vraag stelt of over de middelen beschikt, zoek je soms niet naar dat antwoord. Maar in dit geval hadden we de waarnemingen gedaan en was het duidelijk dat we het moesten analyseren.'
P>De kennis die is opgedaan bij het bestuderen van Bennu, Ryugu en de primitieve asteroïdefamilies Erigone en Polana zal dienen als springplank voor toekomstige James Webb Space Telescope-observaties en NASA-missies.
‘Het zijn heel opwindende tijden om al deze nieuwe gegevens door te nemen en er komen er nog meer met de James Webb-ruimtetelescoop’, zegt Pinilla-Alonso. "Ik denk echt dat de grootste ontdekking nog moet komen. De gegevens die we van de aarde kunnen verzamelen zijn beperkt. Nu hebben we het beste instrument in de ruimte om meer te leren."
Pinilla-Alonso, Harvison en andere onderzoekers bij FSI zullen de JWST al deze zomer gaan gebruiken om Erigone en andere primitieve asteroïden te observeren, en, over een tijdsbestek van ongeveer twee jaar, de verzamelde spectra te evalueren.
Harvison blijft enthousiast terwijl ze ernaar uitkijkt om voort te bouwen op haar analyses en de oorsprong van deze primitieve asteroïden verder te ontrafelen.
"Er is een fascinatie als ik naar deze gegevens kijk en iets onderzoek dat miljoenen kilometers ver weg is", zegt Harvison. "We kunnen miljarden jaren terugkijken en de oorspronkelijke structuur en samenstelling van het vroege zonnestelsel leren kennen door het oppervlak van deze asteroïden te bestuderen. Dat is altijd iets geweest dat mij opwindt."