Из чего состоят астероиды? Образец, возвращенный на Землю, показывает строительные блоки Солнечной системы.
Чуть более 12 месяцев назад мы сидели в Вумере, в австралийской глубинке, и ждали полосу света в небе, свидетельствующую о том, что космический корабль «Хаябуса-2» вернулся из своего путешествия, чтобы собрать небольшой кусочек околоземного астероида под названием Рюгу. К сожалению для нас, в тот день в Вумере было пасмурно, и мы не видели, как приземлился космический корабль.
Но это было единственное несовершенство, которое мы увидели в возвращении. Мы нашли и забрали Hayabusa2, привезли его обратно в Вумеру, почистили и осмотрели.
Капсула с образцом была снята с космического корабля. Он был в хорошем состоянии, его температура не превышала 60 ℃ при входе в атмосферу, и капсула гремела при переворачивании, что говорит о том, что у нас действительно был твердый образец. В нем поддерживался вакуум, что позволяло собрать любые газы, выделившиеся из образца астероида, и их предварительный анализ был проведен в Вумере.
Спустя год мы знаем об этом образце гораздо больше. За последний месяц были опубликованы три статьи о первом анализе образцов Рюгу, в том числе статья в журнале Science на этой неделе о взаимосвязи между материалом, увиденным на астероиде, и образцом, возвращенным на Землю.
Эти наблюдения проливают свет на формирование Солнечной системы и помогают прояснить тайну метеоритов, которая десятилетиями озадачивала ученых.
Хрупкие фрагменты
В целом образец весит около 5 граммов, разделенный между двумя точками приземления, которые были отобраны.
Первый образец был взят с открытой поверхности Рюгу. Чтобы получить второй образец, космический корабль выстрелил в астероид небольшим диском, чтобы образовался небольшой кратер, а затем собрал образец рядом с кратером в надежде, что этот второй образец будет содержать материал из-под поверхности, защищенный от космического выветривания.
Отсчет приземления зафиксировали видеокамеры на борту Hayabusa2. Благодаря подробному анализу видео мы обнаружили, что формы частиц, выброшенных Рюгу во время приземления, очень похожи на частицы, извлеченные из капсулы с образцом. Это говорит о том, что оба образца действительно репрезентативны для поверхности — второй может также содержать некоторый подповерхностный материал, но мы еще не знаем.
Вернувшись в лабораторию, мы видим, что эти образцы чрезвычайно хрупкие и имеют очень низкую плотность, что указывает на их пористость. У них телосложение глины, и они ведут себя соответственно этому.
Образцы Рюгу также очень темного цвета. На самом деле, они темнее, чем любой из когда-либо найденных образцов метеорита. На это также указывали наблюдения на месте в Рюгу.
Но теперь у нас в руках камень, и мы можем изучить его и узнать подробности того, что это такое.
Тайна метеорита
Солнечная система полна астероидов: куски породы намного меньше планеты. Глядя на астероиды в телескоп и анализируя спектр отражаемого ими света, мы можем разделить большинство из них на три группы: С-типа (содержащие много углерода), М-типа (содержащие много металлов) и S-типа (которые содержат много кремнезема).
Когда орбита астероида приводит к его столкновению с Землей, в зависимости от того, насколько он велик, мы можем увидеть его как метеор (падающую звезду), проносящийся по небу, когда он сгорает в атмосфере. Если какая-то часть астероида уцелеет и достигнет земли, мы можем найти оставшийся кусок породы позже: это называется метеориты.
Большинство астероидов, которые мы видим на орбите вокруг Солнца, относятся к темному C-типу. Судя по их спектру, C-типы кажутся очень похожими по составу на разновидность метеорита, называемого углеродистыми хондритами . Эти метеориты богаты органическими и летучими соединениями, такими как аминокислоты, и, возможно, были источником семенных белков для создания жизни на Земле.
Однако, хотя около 75 процентов астероидов относятся к С-типу, только 5 процентов метеоритов являются углеродистыми хондритами. До сих пор это было загадкой: если C-типы так распространены, почему мы не видим их останки в виде метеоритов на Земле?
Наблюдения и образцы из Рюгу разрешили эту загадку.
Образцы Рюгу (и, предположительно, метеориты с других астероидов С-типа) слишком хрупкие, чтобы выжить при попадании в атмосферу Земли. Если бы они летели со скоростью более 15 километров в секунду, что типично для метеоров, они бы разбились и сгорели задолго до того, как достигли земли.
Рассвет Солнечной системы
Но образцы Рюгу еще более интригуют. Этот материал напоминает редкий подкласс углеродистых хондритов, называемый CI, где C означает углерод, а I относится к метеориту Ивуна, найденному в Танзании в 1938 году.
Эти метеориты относятся к клану хондритов, но в них очень мало определяющих частиц, называемых хондрами, круглых зерен преимущественно оливина, по-видимому, кристаллизовавшихся из расплавленных капель. Метеориты CI темные, однородные, мелкозернистые.
Эти метеориты уникальны тем, что состоят из тех же элементов, что и солнце, и в тех же пропорциях (помимо элементов, которые обычно являются газами). Мы думаем, что это связано с тем, что хондриты CI образовались в облаке пыли и газа, которые в конечном итоге разрушились, образовав Солнце и остальную часть Солнечной системы.
Но в отличие от горных пород на Земле, где 4,5 миллиарда лет геологической обработки изменили пропорции элементов, которые мы видим в земной коре, хондриты CI в основном представляют собой нетронутые образцы планетарных строительных блоков нашей Солнечной системы.
На Земле когда-либо было обнаружено не более 10 хондритов CI общим известным весом менее 20 кг. Эти объекты встречаются в наших коллекциях реже, чем образцы Марса.
Каковы тогда шансы, что первый астероид С-типа, который мы посетим, будет так похож на один из самых редких видов метеорита?
Вероятно, редкость этих метеоритов CI на Земле действительно связана с их хрупкостью. Им будет трудно пережить путешествие через атмосферу, а если они достигнут поверхности, первый же ливень превратит их в лужи грязи.
Астероидные миссии, такие как Hayabusa2, его предшественник Hayabusa и Osiris-REx НАСА, постепенно заполняют некоторые пробелы в наших знаниях об астероидах. Доставляя образцы на Землю, они позволяют нам заглянуть в историю этих объектов и вернуться к формированию самой Солнечной системы.
