「はやぶさ1」のイトカワのサンプルは地球の海に非常によく似た水を作り出した

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現在、日本の宇宙航空研究開発機構(JAXA)
はやぶさ2 宇宙船は小惑星162173リュウグウの探査に忙しい。前任者と同様に、これはサンプル返却ミッションで構成され、小惑星の表面からのレゴリスが分析のために家に持ち帰られます。これらの研究は、初期の太陽系について詳しく教えてくれるだけでなく、地球の水の起源(さらには生命さえも)を明らかにすることが期待されています。

一方、自宅の科学者たちは、25143イトカワから返却されたサンプルを はやぶさ1 宇宙船。アリゾナ州立大学(ASU)の2人の宇宙化学者による最近の研究のおかげで、この小惑星に大量の水が含まれていることが今知られています。このことから、チームは、地球上の水の最大半分が小惑星や彗星から数十億年前に影響を受けた可能性があると推定しています。

この研究は、小惑星の表面からのサンプルが水について調べられた初めての研究であり、最近ジャーナルに掲載されました 科学の進歩。 研究チームは、Ziliang Jinと、ポスドク研究者であり、ASUのSchool of Earth and Space Exploration(SESE)の助教授であるMaitrayee Boseで構成されていました。

現在の科学的合意では、小惑星は太陽系の形成から残った物質で構成されています。したがって、これらの遺体の研究は、その初期の歴史と進化についての事実を明らかにすることが期待されています。 JinとBoseがJAXAから提供されたサンプルを調べた結果、内部の太陽系で見つかったオブジェクトの平均と比較して、水が豊富であることがわかりました。

そしてボーズはとのインタビューで指摘しました ASU Now、この研究はASUとJAXAの協力のおかげで可能になりましたが、彼女とJinが探していたものを聞いて驚いたのですが、

「日本の宇宙機関JAXAがイトカワからの5つの粒子を米国の調査官と共有することを望んでいたことは特権でした。それは私たちの学校にもよく反映されます...私たちがそれを提案するまで、誰も水を探すことを考えていませんでした。私たちの直感が報われたことを嬉しく思います。」

5つのサンプルを調査するには、それぞれ 測る チームは直径50〜250ミクロン(人の髪の毛の幅の約半分)で、ASUのナノスケール二次イオン質量分析計(NanoSIMS)を使用しました。この装置は、全世界でわずか22の分光計の1つであり、小さな鉱物粒子を高い感度で検査できます。

チームは5つの粒子のうちの2つで、輝石という鉱物を特定しました。輝石は、地球上では結晶構造の一部として水を含んでいます。ジンとボースはまた、穀物の量についてははっきりしていませんが、穀物に微量の水が含まれている可能性があると疑っていました。イトカワの長い歴史には、暖房イベント、衝撃、衝撃が含まれていました そして 断片化、そのすべてがその温度を上げ、水が宇宙空間に失われる原因となりました。

NanoSIMS測定によりこの仮説が確認され、サンプルの穀物自体が水に富んでいることが明らかになりました。しかし意外だったのは、彼らがどれほど裕福だったかだけです。これは、イトカワなどの小惑星(「ドライ」と見なされます)は、科学者が以前考えていたよりも多くの水を保持できることを示しています。

主にケイ酸塩鉱物と金属で構成されているため、惑星科学者はイトカワをSクラスの小惑星として指定しました。長さわずか500メートル(1800フィート)、直径215〜300(700〜1000フィート)の小惑星は、18か月ごとに平均距離1.3 AUで太陽を一周します。地球の軌道の中を火星の軌道を少し超えて通過します。 。

イトカワのサイズの物体は、より大きなSクラスの小惑星から壊れた破片であると考えられています。小惑星であるにもかかわらず、これらの小惑星は、水や揮発性物質(窒素、二酸化炭素、メタン、アンモニアなど)が形成されたときに保持していたと考えられています。ボーズが説明したように:

「S型小惑星は、小惑星帯で最も一般的なオブジェクトの1つです。彼らはもともと太陽から地球の3分の1から3倍の距離で形成されました.”

密度の異なる2つの岩石で覆われたメインローブが狭いセクションで結合された構造から、イトカワは幅約19 km(12マイル)の親の遺体であると考えられています。その歴史の中で、それは550から800°C(1000から1500°F)の間に加熱され、それを破壊する1つの大きなイベントで複数の影響を受けました。

その後、2つの破片が合体してイトカワとなり、現在のサイズと形を約800万年前に引き継いでいます。その形成をもたらした壊滅的な崩壊と、サンプルの粒子が放射線と隕石の衝撃にさらされたという事実にもかかわらず、鉱物はまだ宇宙に失われた水の証拠を示していました。

「サンプルは地表で収集されましたが、これらの穀物が元の母体のどこにあったのかはわかりません」とJin氏は言います。 「しかし、私たちの推測では、それらは100メートル以上の深さで埋葬されていたと考えられています。鉱物には水素の同位体組成があり、地球と区別がつきません。」

これが示していることは、重爆撃後期(約41〜38億年前)の小惑星の衝突が、形成された直後に地球に水を分配したことでした。ボーズが付け加えたように、これはSクラス小惑星を将来のサンプル帰還任務の優先度の高い目標にします。

「これは、Sタイプの小惑星と通常のコンドライトの母体が、地球惑星にとって重要な水源と他のいくつかの要素であることを意味します。そして、これは、小惑星レゴリスの返されたサンプル(それらの表面のほこりと岩)のその場での同位体測定のためにだけ言えると言えます。」

これらのミッションが行われるとき、ASUはおそらく重要な役割を果たすでしょう。現在、Boseは、ANOにクリーンラボ施設の作成に取り組んでいます。これは、NanoSIMSとともに、小惑星や太陽系の天体から得られた物質のサンプルを分析できる最初の公立大学施設になります。

Meenakshi教授-ASUの隕石研究センターのディレクターであり、SESEの新しいディレクターも-によって返されたサンプルを研究する分析チームの一部です。 はやぶさ2 ミッション。宇宙船は2019年12月に小惑星リュウグウを離れ、2020年12月までに地球に戻る予定です。

ASUは、NASAに搭載された熱放射分光計(OTES)機器の提供も担当しています。 OSIRIS-REx 地球に近い小惑星ベンヌでサンプル帰還ミッションを現在行っている宇宙船。 OSIRIS-RExは、来年の夏にBennuからサンプルを収集し、2023年9月までに地球に戻す予定です。

これらのミッションやその他のミッションにより、科学者が太陽系がどのようになってきたかについての理解が深まり、私たちの惑星で生命がどのように始まったのかについても明らかになる可能性があります。ボーズが結論したように:

「惑星天体の詳細な調査を本当にしたいのであれば、サンプルリターンミッションは必須です。イトカワへのはやぶさのミッションは、地球の形成を助けた身体の揮発性の内容についての私たちの知識を拡大しました。他の星の周りの岩が多い太陽系外惑星にも同様の水生成メカニズムが共通していても、驚くにはあたらないでしょう。」

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