Zephyrnet-logo

Voor het eerst water waargenomen op asteroïden – Physics World

Datum:


De SOFIA-missie
Hoog vliegen: de SOFIA-telescoop werd door een jumbojet naar de hemel gedragen. (Met dank aan: NASA/Jim Ross)

De eerste directe waarneming van water op het oppervlak van een asteroïde is gedaan met behulp van een nabij-infraroodtelescoop in de lucht. Er werd water gedetecteerd op twee steenachtige asteroïden van het S-type, waarvan wordt aangenomen dat ze droog zijn geboren. De ontdekking zou inzicht kunnen verschaffen in de complexe en veelbewogen geschiedenis van de kleinere hemellichamen in het zonnestelsel – en in het bijzonder in de manier waarop hun banen zich in de loop van de tijd hebben ontwikkeld.

‘Er zijn een paar theorieën die een gebeurtenis beschrijven die de asteroïdengordel zou hebben geschud’, legt hij uit Anicia Arredondo van het Southwest Research Institute in San Antonio, Texas. Arredondo leidde het team dat het water vond en vertelt Natuurkunde wereld, “Gedurende die tijd had er water kunnen worden overgebracht naar [S-type asteroïden]”.

Gehydrateerde mineralen, waaronder carbonaten, hydroxiden, fyllosilicaat en sulfaten, zijn eerder gedetecteerd op het oppervlak van honderden asteroïden. Deze detecties zijn allemaal gedaan door het bestuderen van nabij-infraroodlicht met golflengten rond de 3 micron. Dergelijk licht wordt geassocieerd met de zuurstof-waterstofbinding die in watermoleculen wordt aangetroffen, evenals met de eenvoudigere hydroxyl(OH)-groep. Als gevolg hiervan was het niet mogelijk geweest om onderscheid te maken tussen water en hydroxyl op de asteroïden.

Jumbo jet

Om het verschil tussen water en hydroxyl te achterhalen, wendde het team van Arredondo zich tot een gezamenlijke missie van NASA en het Duitse Lucht- en Ruimtevaartagentschap, genaamd Stratosferisch observatorium voor infraroodastronomie (SOFIA). Gedragen door een Boeing 747SP die tot 13 km vloog, was SOFIA een infraroodtelescoop met een diameter van 2.7 m die door een luik in de zijkant van het vliegtuig tuurt.

In 2021 leidden astronomen door Casey Honnibal van NASA's Goddard Space Flight Center gebruikte SOFIA hiervoor bevestigen het bestaan ​​van watermoleculen op het zonovergoten oppervlak van de maan. Dit gebeurde door een midden-infraroodsignaal van 6.1 micron te detecteren, dat alleen werd geproduceerd door de chemische binding van watermoleculen.

SOFIA vloog zijn laatste vlucht in 2022, maar niet voordat Arredondo's groep samenwerkte met Honniball om soortgelijke waarnemingen te doen van vier S-type asteroïden waarvan eerder was vastgesteld dat ze de dubbelzinnige signatuur van 3 micron hadden.

SOFIA's VOORSPELLING instrument kon de aanwezigheid van watermoleculen op het oppervlak van twee asteroïden bevestigen: 7 Iris en 20 Massalia. De twee andere asteroïden, 11 Parthenope en 18 Melpomene, bleken te zwak voor SOFIA om te bepalen of ze water hebben of niet.

Kleine hoeveelheden

Bij haar waarnemingen van de maan ontdekte SOFIA dat elke kubieke meter regoliet (oppervlaktemateriaal) ongeveer een derde liter water bevatte. De signalen van Iris en Massalia suggereren dat er soortgelijke kleine hoeveelheden water op het oppervlak van deze asteroïden aanwezig zijn.

Welke vorm dit water aanneemt, is momenteel onbekend. Eén mogelijkheid is dat het is geadsorbeerd op silicaten in de regoliet, waardoor een dunne film is gevormd. Of het water kan chemisch gebonden zijn aan mineralen in de regoliet.

Beide scenario's zouden impliceren dat Iris en Massalia met dit water op hun plaats zijn ontstaan. Astronomen denken echter dat asteroïden van het S-type zich dicht bij de zon hebben gevormd, waar hoge temperaturen water zouden hebben verdreven.

Een derde mogelijkheid is dat het water naar de aanvankelijk droge asteroïden werd gebracht door botsingen met objecten die water bevatten. In dit scenario zou water vastzitten in microscopisch kleine glaskralen die tijdens de botsingen werden gevormd.

Dwalende planeten

De inslagen zouden kunnen hebben plaatsgevonden op momenten dat sommige asteroïden en planeten hun banen zouden hebben verschoven. Verschillende modellen – waaronder Nice, Grand Tack en Jumping Jupiter – stellen allemaal dat vroeg in de geschiedenis van het zonnestelsel de banen van verschillende planeten veranderden.

“Deze modellen beschrijven allemaal de beweging van de reuzenplaneten, die zwaartekrachtverstoringen op asteroïden zouden hebben veroorzaakt en ze door elkaar hadden geschud”, legt Arredondo uit. “Jupiter zou het grootste effect hebben gehad omdat hij het grootst is.”

Het Grand Tack-model suggereert dat Jupiter naar de zon bewoog, wat de asteroïden van het S-type van de zon zou hebben weggeduwd. Het model zegt vervolgens dat Jupiter weg migreerde van de zon, waar hij de koolstofhoudende asteroïden van het C-type tegenkwam. Deze zijn verder van de zon gevormd dan het S-type en zullen daarom naar verwachting water bevatten.

Jupiter zou de C-types naar binnen hebben verspreid en samen met de S-types de asteroïdengordel hebben gevormd. Tegenwoordig bevolken de S-types de binnenste gebieden van de asteroïdengordel en de C-types het buitenste deel. Terwijl ze zich vermengden, zouden er botsingen zijn geweest, waarbij kleine C-types op de grotere S-types neerregenden. Dit biedt een verklaring voor hoe water asteroïden van het S-type bereikte.

Het zoeken gaat verder met JWST

Hoewel wetenschappers van mening zijn dat asteroïden van het C-type water zouden moeten bevatten, moet dit nog worden bevestigd. Dit kan niet worden opgelost door SOFIA, die met pensioen is gegaan. Daarom heeft het team van Arredondo zich tot de James Webb Space Telescope (JWST) gewend om te zoeken naar dezelfde signatuur van 6.1 micron op asteroïden van het C-type.

‘Tot nu toe hebben we twee asteroïden in de hoofdgordel waargenomen [met de JWST], en een voorstel ingediend om er nog meer te observeren’, vertelt Arredondo. Natuurkunde wereld. Deze asteroïden van het C-type zijn 142 Polana en 225 Henrietta.

“We hebben de analyse om te zien of ze water hebben nog niet afgerond”, zegt Arredondo, “maar op basis van de instrumentspecificaties zou de JWST gevoelig genoeg moeten zijn om het kenmerk te detecteren waarnaar we op zoek zijn”.

Het team hoopt ook dat het ontdekken van de locatie van water in de asteroïdengordel licht zal werpen op de oorsprong van het water op aarde. Aangenomen wordt dat dit via inslagen tot stand is gekomen, maar of de botsingen plaatsvonden met kometen, C-type asteroïden of zelfs S-types is onzeker.

Het onderzoek is beschreven in Het planetaire wetenschappelijke tijdschrift.

spot_img

Laatste intelligentie

spot_img

Chat met ons

Hallo daar! Hoe kan ik u helpen?