Asteroida wędrująca przez przestrzeń kosmiczną od miliardów lat zostałaby zbombardowana przez wszystko, od skał po promieniowanie. Miliardy lat międzyplanetarnych podróży kosmicznych zwiększają ryzyko zderzenia z czymś w ogromnej pustce, a przynajmniej jedno z tych uderzeń było na tyle potężne, że asteroida Ryugu na zawsze się zmieniła.
Kiedy sonda kosmiczna Hayabusa2 należąca do JAXA wylądowała na Ryugu, zebrała próbki z powierzchni, które wykazały, że cząstki magnetytu (które zwykle są magnetyczne) w szczątkach asteroidy były pozbawione magnetyzmu. Teraz zespół naukowców z Uniwersytetu Hokkaido i kilku innych instytucji w Japonii wyjaśnia, w jaki sposób materiał ten utracił większość swoich właściwości magnetycznych. Ich analiza wykazała, że było to spowodowane uderzeniem co najmniej jednego szybkiego mikrometeorytu, który rozbił skład chemiczny magnetytu tak, że przestał on być magnetyczny.
„Myśleliśmy, że powstał pseudomagnetyt [as] Naukowcy pod kierownictwem Yuki Kimury, profesor na Uniwersytecie Hokkaido, w badaniu opublikowanym niedawno w czasopiśmie Nature Communications stwierdzili, że przyczyną wietrzenia kosmicznego jest wpływ mikrometeorytów.
co zostało…
Ryugu to stosunkowo małe ciało pozbawione atmosfery, co czyni je bardziej podatnym na warunki atmosferyczne, czyli zmiany spowodowane mikrometeorytami i wiatrami słonecznymi. Zrozumienie wietrzenia kosmicznego może faktycznie pomóc nam zrozumieć ewolucję asteroid i Układu Słonecznego. Problem w tym, że większość naszych informacji o asteroidach pochodzi z meteorytów spadających na Ziemię, a większość z tych meteorytów to kawałki skał z wnętrza asteroidy, więc nie były one wystawione na działanie trudnych warunków przestrzeni międzyplanetarnej. Mogą się również zmieniać, gdy opadają przez atmosferę lub w wyniku procesów fizycznych zachodzących na powierzchni. Im dłużej trwa znalezienie meteorytu, tym więcej informacji może zostać utraconych.
Ryugu była wcześniej częścią znacznie większego ciała, asteroidy typu C, czyli węglowej, co oznacza, że składała się głównie ze skał ilastych i krzemianowych. Minerały te zwykle do powstania wymagają wody, ale ich obecność wyjaśnia historia Ryugu. Uważa się, że sama asteroida narodziła się z gruzu po tym, jak jej pierwotne ciało zostało rozbite na kawałki w wyniku zderzenia. Oryginalne ciało było również pokryte lodem wodnym, co wyjaśnia obecność magnetytu, węglanów i krzemianów występujących w Ryugu – do ich powstania potrzebna jest woda.
Magnetyt jest minerałem paramagnetycznym (zawierającym żelazo i magnetycznym). Występuje we wszystkich planetoidach typu C i można go wykorzystać do określenia ich namagnesowania remanentnego lub szczątkowego. Trwałe namagnesowanie asteroidy może ujawnić, jak silne było pole magnetyczne w czasie i miejscu powstawania magnetytu.
Kimura i jego zespół byli w stanie zmierzyć namagnesowanie resztkowe w dwóch fragmentach magnetytu (znanych jako framboidy ze względu na ich specjalny kształt) z próbki Ryugu. Jest dowodem na obecność pola magnetycznego w mgławicy, w której powstał nasz Układ Słoneczny, i pokazuje siłę tego pola magnetycznego w momencie powstawania magnetytu.
Jednakże trzy inne fragmenty magnetytu w ogóle nie zostały namagnesowane. Tutaj właśnie wchodzi w grę wietrzenie kosmiczne.
…i co zginęło
Korzystając z holografii elektronowej, która jest wykonywana za pomocą transmisyjnego mikroskopu elektronowego, który wysyła fale elektronowe o wysokiej energii przez próbkę, naukowcy odkryli, że trzy omawiane klatki nie zawierały magnetycznych struktur chemicznych. To radykalnie różniło się od magnetytu.
Dalsza analiza za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego wykazała, że cząstki magnetytu składały się głównie z tlenków żelaza, ale w cząstkach, które utraciły swój magnetyzm, było mniej tlenu, co wskazuje, że materiał przeszedł redukcję chemiczną w miarę przekazywania elektronów do układu . . Utrata tlenu (i utlenionego żelaza) wyjaśnia utratę magnetyzmu, która zależy od organizacji elektronów w magnetycie. Dlatego Kimura nazywa go „fałszywym magnetytem”.
Ale co spowodowało redukcję, która w pierwszej kolejności doprowadziła do rozmagnesowania magnetytu? Kimura i jego zespół odkryli ponad sto cząsteczek metalicznego żelaza w części próbki, z której pochodziły rozmagnesowane ramy. Gdyby meteoryt o określonej wielkości uderzył w ten region Ryugu, wytworzyłby mniej więcej taką samą liczbę cząstek żelaza z framboidów magnetytowych. Naukowcy uważają, że ten tajemniczy obiekt był raczej mały lub poruszał się niesamowicie szybko.
„Wraz ze wzrostem prędkości uderzenia szacowany rozmiar pocisku maleje” – stwierdzili w tym samym badaniu.
Pseudomagnetyt może wydawać się szarlatanerem, ale w rzeczywistości pomoże w nadchodzących badaniach mających na celu dowiedzenie się więcej o tym, jak wyglądał wczesny Układ Słoneczny. Jej obecność wskazuje na wcześniejszą obecność wody na asteroidzie, a także warunki atmosferyczne, takie jak bombardowanie mikrometeorytami, które wpłynęły na powstawanie asteroidy. Wielkość utraty magnetyzmu wpływa również na ogólną przeżywalność asteroidy. Trwałość jest ważna przy określaniu magnetyzmu obiektu i intensywności otaczającego go pola magnetycznego podczas jego formowania. To, co wiemy o polu magnetycznym wczesnego Układu Słonecznego, zostało zrekonstruowane na podstawie zapisów przetrwania, z których większość pochodzi z magnetytu.
Niektóre właściwości magnetyczne tych cząstek mogły zostać utracone eony temu, ale w przyszłości można wiele zyskać z tego, co pozostanie.
Komunikacja przyrodnicza, 2024. DOI: 10.1038/s41467-024-47798-0
