W 2019 roku sonda kosmiczna NASA OSIRIS-REx przesłała obrazy zjawiska geologicznego, którego nikt wcześniej nie widział: kamyki wylatujące z powierzchni asteroidy Bennu. Wyglądało na to, że asteroida wystrzeliwuje roje skał wielkości marmuru. Naukowcy nigdy wcześniej nie widzieli takiego zachowania z asteroidy i jest tajemnicą, dlaczego tak się dzieje. Ale w nowym artykule w Nature Astronomy naukowcy pokazują pierwszy dowód tego procesu w meteorycie.
„To fascynujące zobaczyć coś, co właśnie odkryto podczas misji kosmicznej na asteroidzie oddalonej o miliony mil od Ziemi, i znaleźć zapis tego samego procesu geologicznego w kolekcji meteorytów w muzeum” – mówi Philipp Heck, kurator Roberta A. Pritzkera. Meteoritics w Field Museum w Chicago i starszy autor badania Nature Astronomy.
Meteoryty to kawałki skał, które spadają na Ziemię z kosmosu; mogą być zrobione z kawałków księżyców i planet, ale najczęściej są to odłamane kawałki asteroid. Meteoryt Aguas Zarcas nosi nazwę miasta Kostaryki, w którym spadł w 2019 roku; trafił do Muzeum Polowego jako darowizna od Terry’ego i Gail Boudreaux. Heck i jego uczeń, Xin Yang, przygotowywali meteoryt do kolejnego badania, kiedy zauważyli coś dziwnego.
„Próbowaliśmy wyizolować bardzo małe minerały z meteorytu poprzez zamrożenie go ciekłym azotem i rozmrożenie w ciepłej wodzie, aby go rozbić” – mówi Yang, doktorant w Field Museum i University of Chicago i pierwszy w gazecie. autor. „To działa w przypadku większości meteorytów, ale ten był trochę dziwny – znaleźliśmy kilka zwartych fragmentów, które się nie rozpadły”.
Heck mówi, że znalezienie kawałków meteorytu, które się nie rozpadną, nie jest niczym niespotykanym, ale naukowcy zwykle po prostu wzruszają ramionami i wybijają moździerz i tłuczek. „Xin miał bardzo otwarty umysł, powiedział: »Nie zamierzam zgniatać tych kamyków na piasek, to interesujące«” – mówi Heck. Zamiast tego naukowcy opracowali plan, aby dowiedzieć się, czym były te kamyki i dlaczego były tak odporne na pękanie.
„Zrobiliśmy skany CT, aby zobaczyć, jak kamyki w porównaniu z innymi skałami tworzącymi meteoryt” – mówi Heck. „Uderzające było to, że wszystkie te elementy były zgniecione – normalnie byłyby kuliste – i wszystkie miały tę samą orientację. Wszystkie zostały zdeformowane w tym samym kierunku, w jednym procesie”. Z kamykami stało się coś, co nie stało się z resztą otaczającej ich skały.
„To było ekscytujące, byliśmy bardzo ciekawi, co to oznacza”, mówi Yang.
Naukowcy mieli jednak wskazówkę z ustaleń OSIRIS-REx z 2019 roku. Stamtąd stworzyli hipotezę, którą poparli modelami fizycznymi. Asteroida uległa zderzeniu z dużą prędkością, a obszar uderzenia uległ deformacji. Ta zdeformowana skała ostatecznie rozpadła się z powodu ogromnych różnic temperatur, jakich doświadcza asteroida, gdy się obraca, ponieważ strona zwrócona w stronę słońca jest o ponad 300 ° F cieplejsza niż strona zwrócona w przeciwnym kierunku. „Ten ciągły cykl termiczny sprawia, że skała staje się krucha i rozpada się na żwir” – mówi Heck.
Te kamyki są następnie wyrzucane z powierzchni asteroidy. „Nie wiemy jeszcze, jaki jest proces wyrzucania kamyków” – mówi Heck – mogą one zostać przemieszczone przez mniejsze uderzenia w innych kolizjach kosmicznych lub mogą po prostu zostać uwolnione przez naprężenia termiczne, którym podlega asteroida. Ale kiedy kamyki zostaną poruszone, Heck mówi: „nie trzeba wiele, aby coś wyrzucić – prędkość ucieczki jest bardzo niska”. Niedawne badania Bennu wykazały, że jego powierzchnia jest luźno związana i zachowuje się jak popcorn w wiadrze.
Następnie kamyki weszły na bardzo powolną orbitę wokół asteroidy i ostatecznie spadły z powrotem na jej powierzchnię dalej, gdzie nie było żadnych deformacji. Potem, jak mówią Heck i Yang, asteroida uległa kolejnemu zderzeniu, luźne, mieszane kamyki na powierzchni przekształciły się w litą skałę. „Zasadniczo spakował wszystko razem, a ten luźny żwir stał się spójną skałą” – mówi Heck. To samo uderzenie mogło spowodować przemieszczenie nowej skały, wysyłając ją w kosmos. Ostatecznie ten kawałek spadł na Ziemię jako meteoryt Aguas Zarcas, niosąc dowody mieszania się kamyków.
To może wyjaśniać kamyki obecne w Aguas Zarcas, czyniąc meteoryt pierwszym fizycznym dowodem procesu geologicznego obserwowanego przez OSIRIS-REx na Bennu. „Zapewnia nowy sposób wyjaśnienia sposobu mieszania się minerałów na powierzchni asteroid” – mówi Yang.
To poważna sprawa, mówi Heck, ponieważ przez długi czas naukowcy zakładali, że głównym sposobem przegrupowania minerałów na powierzchni asteroid są duże katastrofy, które nie zdarzają się zbyt często. „Z OSIRIS-REx wiemy, że te wyrzuty cząstek są znacznie częstsze niż zderzenia z dużą prędkością”, mówi Heck, „więc prawdopodobnie odgrywają one ważniejszą rolę w określaniu składu asteroid i meteorytów”.
Aguas Zarcas jest pierwszym meteorytem, który wykazuje oznaki takiego zachowania, ale prawdopodobnie nie jest jedynym. „Spodziewalibyśmy się tego w przypadku innych meteorytów” – mówi Heck. „Ludzie po prostu jeszcze tego nie szukali”.