في الوقت الحالي ، الوكالة اليابانية لاستكشاف الفضاء الجوي (JAXA)
Hayabusa2 المركبة الفضائية مشغولة باستكشاف الكويكب 162173 ريوجو. مثل سابقتها ، يتألف هذا من مهمة عودة عينة ، حيث سيتم إعادة الحياة القديمة من سطح الكويكب إلى المنزل لتحليلها. بالإضافة إلى إخبارنا بالمزيد عن النظام الشمسي المبكر ، من المتوقع أن تلقي هذه الدراسات الضوء على أصل مياه الأرض (وربما حتى الحياة).
وفي الوقت نفسه ، كان العلماء هنا في المنزل مشغولين بفحص العينات التي تم إرجاعها من 25143 Itokawa بواسطة هايابوسا 1 مركبة فضائية. بفضل دراسة حديثة أجراها زوج من علماء الكونيات من جامعة ولاية أريزونا (ASU) ، من المعروف الآن أن هذا الكويكب يحتوي على كميات وفيرة من الماء. من هذا ، يقدر الفريق أن ما يصل إلى نصف المياه على الأرض يمكن أن تأتي من الكويكبات والمذنبات تصطدم بمليارات السنين.
ظهرت هذه الدراسة ، وهي المرة الأولى التي تم فيها فحص عينات من سطح كويكب بحثًا عن الماء ، مؤخرًا في المجلة تقدم العلم. تألف فريق الدراسة من Ziliang Jin و Maitrayee Bose ، وهو باحث ما بعد الدكتوراه وأستاذ مساعد في مدرسة ASU's لاستكشاف الأرض والفضاء (SESE).
الإجماع العلمي الحالي هو أن الكويكبات تتكون من مواد متبقية من تكوين النظام الشمسي. لذلك من المتوقع أن تكشف دراسة هذه الأجسام أشياء عن تاريخها المبكر وتطورها. ما وجده جين وبوز ، بعد فحص العينات التي قدمتها وكالة JAXA ، هو أنه تم إثرائهما في الماء مقارنةً بمتوسط الأشياء الموجودة في النظام الشمسي الداخلي.
وأشار بوز في مقابلة مع ASU الآن، تم إجراء هذه الدراسة بفضل التعاون بين ASU و JAXA ، على الرغم من أنهم فوجئوا بسماع ما تبحث عنه هي وجين:
"لقد كان امتيازًا أن وكالة الفضاء اليابانية JAXA كانت على استعداد لتقاسم خمس جزيئات من Itokawa مع محقق أمريكي. كما أنه ينعكس بشكل جيد على مدرستنا ... حتى اقترحناها ، لم يعتقد أحد أن يبحث عن الماء. يسعدني أن أبلغكم بأن حدسنا أثمر ".
لدراسة العينات الخمس ، كل منها
في جزئين من الجسيمات الخمسة ، حدد الفريق البيروكسين ، وهو معدن يحتوي (على الأرض) على الماء كجزء من هيكله البلوري. كما اشتبه جين وبوز في أن الحبوب قد تحتوي على آثار للمياه ، على الرغم من عدم وضوح الكمية. كان سيتضمن تاريخ إيتوكاوا الطويل أحداث التدفئة والتأثيرات والصدمات
أكدت قياسات NanoSIMS هذه الفرضية ، وكشفت عن أن عينة الحبوب نفسها غنية بالمياه. لكن المفاجئ هو مدى ثرائهم. هذا يشير إلى أن الكويكبات مثل إيتوكاوا (التي تعتبر "جافة") قادرة على إيواء المزيد من المياه مما كان يعتقد العلماء في السابق.
بسبب تكوينه ، الذي يتكون في الغالب من معادن سيليكات ومعادن ، قام علماء الكواكب بتعيين إيتوكاوا ككويكب من الفئة S. يبلغ طول الكويكب حوالي 500 متر (1800 قدم) وقطره من 215 إلى 300 (700 إلى 1000 قدم) ، وهو يدور حول الشمس كل 18 شهرًا بمتوسط 1.3 AU - يمر داخل مدار الأرض إلى ما وراء مدار المريخ بقليل .
يُعتقد أن الأجسام التي هي بحجم إيتوكاوا هي شظايا انفصلت عن الكويكبات الكبيرة من الفئة S. على الرغم من صغر حجمها ، يُعتقد أن هذه الكويكبات احتفظت بأي شيء من الماء والمواد المتطايرة (النيتروجين ، وثاني أكسيد الكربون ، والميثان ، والأمونيا ، وما إلى ذلك) التي كانت موجودة عند تكوينها. كما أوضح بوز:
"الكويكبات من نوع S هي واحدة من أكثر الأشياء شيوعًا في حزام الكويكبات. تشكلت في الأصل على مسافة من الشمس من ثلث إلى ثلاث أضعاف مسافة الأرض.”
من هيكلها ، الذي يتكون من فصين رئيسيين متناثرين في الصخور (بكثافات مختلفة) ينضم إليهما قسم أضيق ، يُعتقد أن Itokawa هو بقايا جسم أم يبلغ عرضه حوالي 19 كم (12 ميل) في العرض. خلال تاريخها ، كان من الممكن تسخينها إلى ما بين 550 و 800 درجة مئوية (1000 و 1500 درجة فهرنهايت) وعانت من تأثيرات متعددة ، مع حدث واحد كبير حطمها.
في أعقاب ذلك ، اندمجت اثنتان من الشظايا لتشكيل إيتوكاوا ، التي افترضت حجمها وشكلها الحالي قبل حوالي 8 ملايين سنة. على الرغم من الانهيار الكارثي الذي أدى إلى تكوينها وحقيقة أن عينات الحبوب تعرضت للإشعاع وتأثيرات النيازك الدقيقة ، فإن المعادن لا تزال تظهر أدلة على فقدان الماء في الفضاء.
قال جين "على الرغم من أن العينات تم جمعها على السطح ، إلا أننا لا نعرف أين كانت هذه الحبوب في الجسم الأصلي الأصلي". "لكن أفضل تخمين لدينا هو أنها دفنت بعمق أكثر من 100 متر داخلها ... تحتوي المعادن على تركيبات نظيرية للهيدروجين لا يمكن تمييزها عن الأرض."
ما يوضحه هذا هو أن آثار الكويكب خلال القصف الثقيل المتأخر (حوالي 4.1 إلى 3.8 مليار سنة مضت) كانت مسؤولة عن توزيع المياه على الأرض بعد فترة وجيزة إذا تم تشكيلها. كما أضاف Bose ، فإن هذا يجعل الكويكبات من الفئة S هدفًا ذا أولوية عالية لمهام عودة العينة في المستقبل.
وهذا يعني أن الكويكبات من نوع S والهيئات الأم للكوندريتات العادية من المحتمل أن تكون مصدرًا مهمًا للمياه والعديد من العناصر الأخرى للكواكب الأرضية. ويمكننا أن نقول هذا فقط بسبب القياسات النظائر في الموقع على عينات مرتجعة من الكويكبات - الغبار والصخور السطحية. "
عندما تتم هذه المهام ، من المرجح أن تلعب جامعة ولاية أريزونا دورًا مهمًا. تعمل Bose حاليًا على إنشاء مرفق معمل نظيف في جامعة ولاية أريزونا الأمريكية - إلى جانب NanoSIMS - سيكون أول مرفق جامعي عام قادر على تحليل عينات من المواد التي تم الحصول عليها من الكويكبات والأجسام في النظام الشمسي.
البروفيسور ميناكشي - مدير مركز دراسات النيازك بجامعة ولاية أريزونا والمدير الجديد لـ SESE - هو أيضًا جزء من فريق التحليل الذي سيدرس العينات التي تم إرجاعها من قبل Hayabusa2 مهمة. ستغادر المركبة الفضائية الكويكب Ryugu في ديسمبر من عام 2019 ومن المقرر أن تعود إلى الأرض بحلول ديسمبر من عام 2020.
ASU مسؤولة أيضًا عن المساهمة بأداة مطياف الانبعاث الحراري (OTES) على متن وكالة ناسا OSIRIS-REx المركبة الفضائية ، التي تجري حاليًا مهمة عودة عينة مع الكويكب القريب من الأرض بينو. من المقرر أن يقوم OSIRIS-REx بجمع عينات من Bennu الصيف المقبل وإعادتها إلى الأرض بحلول سبتمبر 2023.
ستعمل هذه المهام وغيرها على توسيع فهم العلماء لكيفية ظهور نظامنا الشمسي ، وقد تلقي بعض الضوء على كيفية بدء الحياة على كوكبنا. كما استنتج بوز:
"إن بعثات الإعادة النموذجية إلزامية إذا أردنا حقًا إجراء دراسة متعمقة للأجسام الكوكبية. لقد وسعت مهمة هايابوسا إلى إيتوكاوا معرفتنا بالمحتويات المتطايرة للأجسام التي ساعدت في تكوين الأرض. لن يكون من المستغرب إذا كانت آلية مماثلة لإنتاج المياه شائعة بالنسبة للكواكب الخارجية الصخرية حول النجوم الأخرى. "
