Dos cosmoquímicos de la Universidad Estatal de Arizona han realizado las primeras mediciones de agua contenida en muestras de la superficie de un asteroide. Las muestras provienen del asteroide Itokawa y fueron recolectadas por la sonda espacial japonesa Hayabusa.
Los hallazgos del equipo sugieren que los impactos tempranos en la historia de la Tierra por asteroides similares podrían haber liberado hasta la mitad del agua del océano de nuestro planeta
"Encontramos que las muestras que examinamos estaban enriquecidas en agua en comparación con el promedio de los objetos del sistema solar interno", dice Ziliang Jin. Un erudito postdoctoral en la Escuela de Exploración de la Tierra y el Espacio de ASU, él es el autor principal del artículo publicado en mayo1 en Avances científicos informando los resultados. Su coautora es Maitrayee Bose, profesora asistente en la escuela.
"Fue un privilegio que la agencia espacial japonesa JAXA estuviera dispuesta a compartir cinco partículas de Itokawa con un investigador estadounidense", dice Bose. "También se refleja bien en nuestra escuela".
La idea del equipo de buscar agua en las muestras de Itokawa fue una sorpresa para el proyecto Hayabusa.
"Hasta que lo propusimos, nadie pensó en buscar agua", dice Bose. "Estoy feliz de informar que nuestra corazonada valió la pena".
En dos de las cinco partículas, el equipo identificó el mineral piroxeno. En las muestras terrestres, los piroxenos tienen agua en su estructura cristalina. Bose y Jin sospecharon que las partículas de Itokawa también podrían tener rastros de agua, pero querían saber exactamente cómomucho. Itokawa ha tenido una historia aproximada que involucra calentamiento, impactos múltiples, choques y fragmentación. Esto elevaría la temperatura de los minerales y expulsaría el agua.
Para estudiar las muestras, cada una de aproximadamente la mitad del grosor de un cabello humano, el equipo utilizó el espectrómetro de masas de iones secundarios a nanoescala de ASU NanoSIMS, que puede medir granos minerales tan pequeños con gran sensibilidad.
Las mediciones de NanoSIMS revelaron que las muestras eran inesperadamente ricas en agua. También sugieren que incluso los asteroides nominalmente secos como Itokawa pueden albergar más agua de lo que los científicos suponían.
mundo fragmentado
Itokawa es un asteroide en forma de maní de aproximadamente 1,800 pies de largo y 700 a 1,000 pies de ancho. Circula el Sol cada 18 meses a una distancia promedio de 1.3 veces la distancia Tierra-Sol. Parte del camino de Itokawa lo lleva dentro de la órbita de la Tierra ya lo más lejos, se extiende un poco más allá de Marte.
Basado en el espectro de Itokawa en los telescopios terrestres, los científicos planetarios lo ubican en la clase S. Esto lo vincula con los meteoritos pedregosos, que se cree que son fragmentos de asteroides de tipo S que se rompen en colisiones.
"Los asteroides de tipo S son uno de los objetos más comunes en el cinturón de asteroides", dice Bose. "Originalmente se formaron a una distancia del Sol de un tercio a tres veces la distancia de la Tierra". Agrega que aunque sonpequeños, estos asteroides han conservado el agua y otros materiales volátiles con los que se formaron.
En estructura, Itokawa se asemeja a un par de pilas de escombros aplastadas juntas. Tiene dos lóbulos principales, cada uno tachonado de rocas pero con densidades generales diferentes, mientras que entre los lóbulos hay una sección más estrecha.
Jin y Bose señalan que el Itokawa de hoy es el remanente de un cuerpo de padres de al menos 12 millas de ancho que en algún momento se calentó entre 1,000 y 1,500 grados Fahrenheit. El cuerpo de padres sufrió varios choques grandes por impactos, con un evento final devastadoreso lo separó. Como consecuencia, dos de los fragmentos se fusionaron y formaron el actual Itokawa, que alcanzó su tamaño y forma actuales hace unos 8 millones de años.
"Las partículas que analizamos provienen de una parte de Itokawa llamada Muses Sea", dice Bose. "Es un área en el asteroide que está lisa y cubierta de polvo".
Jin agrega: "Aunque las muestras fueron recolectadas en la superficie, no sabemos dónde estaban estos granos en el cuerpo original de los padres. Pero nuestra mejor suposición es que fueron enterrados a más de 100 metros de profundidad".
Agrega que a pesar de la desintegración catastrófica del cuerpo de los padres y la exposición de los granos de muestra a la radiación y los impactos de los micrometeoritos en la superficie, los minerales aún muestran evidencia de agua que no se ha perdido en el espacio.
Además, dice Jin, "Los minerales tienen composiciones isotópicas de hidrógeno que no se pueden distinguir de la Tierra".
Bose explica: "Esto significa que los asteroides de tipo S y los cuerpos parentales de las condritas comunes son probablemente una fuente crítica de agua y varios otros elementos para los planetas terrestres".
Ella agrega: "Y podemos decir esto solo debido a las mediciones isotópicas in situ en muestras devueltas de regolito de asteroides, su polvo superficial y rocas".
"Eso hace que estos asteroides sean objetivos de alta prioridad para la exploración"
Exploración de muestras
Bose señala que está construyendo una instalación de laboratorio limpio en ASU, que junto con NanoSIMS parcialmente financiado por la National Science Foundation sería la primera instalación de este tipo en una universidad pública capaz de analizar granos de polvo de otros cuerpos del sistema solar.
Otra misión japonesa, Hayabusa 2, se encuentra actualmente en un asteroide llamado Ryugu, donde recogerá muestras y las traerá de vuelta a la Tierra en diciembre de 2020. El director del Centro de Estudios de Meteoritos de ASU, el profesor Meenakshi Wadhwa, es miembro delEquipo de análisis inicial de química para la misión Hayabusa 2.
ASU también está a bordo de la misión de retorno de muestras OSIRIS-REx de la NASA, que orbita un asteroide cercano a la Tierra llamado Bennu. Entre otros instrumentos, la nave espacial lleva el Espectrómetro de Emisiones Térmicas OTES OSIRIS-REx, diseñado por ASU Regents 'Profesor Philip Christensen y construido en la Escuela. OSIRIS-REx tiene previsto recoger muestras de Bennu en el verano de 2020 y traerlas de vuelta a la Tierra en septiembre de 2023.
Para los científicos planetarios y cosmoquímicos que están dibujando una imagen de cómo se formó el sistema solar, los asteroides son un gran recurso. Como restos de bloques de construcción para el sistema planetario, varían mucho entre ellos al tiempo que preservan los materiales de la historia temprana del sistema solar.
Dice Bose, "Las misiones de retorno de muestra son obligatorias si realmente queremos hacer un estudio en profundidad de los objetos planetarios".
Y agrega: "La misión de Hayabusa a Itokawa ha ampliado nuestro conocimiento de los contenidos volátiles de los cuerpos que ayudaron a formar la Tierra. No sería sorprendente que un mecanismo similar de producción de agua sea común para los exoplanetas rocosos alrededor de otras estrellas".
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Materiales proporcionado por Universidad Estatal de Arizona . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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