Ngay bây giờ, Cơ quan thám hiểm hàng không vũ trụ Nhật Bản (JAXA)
Hayabusa2 tàu vũ trụ đang bận rộn khám phá tiểu hành tinh 162173 Ryugu. Giống như người tiền nhiệm của nó, điều này bao gồm một nhiệm vụ hoàn trả mẫu, trong đó regolith từ bề mặt tiểu hành tinh sẽ được đưa về nhà để phân tích. Ngoài việc cho chúng tôi biết thêm về Hệ mặt trời ban đầu, những nghiên cứu này dự kiến sẽ làm sáng tỏ nguồn gốc của nước Trái đất (và thậm chí có thể là sự sống).
Trong khi đó, các nhà khoa học ở nhà đang bận rộn kiểm tra các mẫu được trả về từ 25143 Itokawa bởi Hayabusa1 tàu vũ trụ. Nhờ một nghiên cứu gần đây của một cặp nhà vũ trụ học từ Đại học bang Arizona (ASU), giờ đây người ta đã biết rằng tiểu hành tinh này chứa một lượng nước dồi dào. Từ đó, nhóm nghiên cứu ước tính rằng có tới một nửa lượng nước trên Trái đất có thể đến từ các tiểu hành tinh và sao chổi tác động từ hàng tỷ năm trước.
Nghiên cứu này, đây là lần đầu tiên các mẫu từ bề mặt của một tiểu hành tinh được kiểm tra nước, gần đây đã xuất hiện trên tạp chí Tiến bộ khoa học. Nhóm nghiên cứu bao gồm Ziliang Jin và Maitrayee Bose, một học giả sau tiến sĩ và một giáo sư trợ lý tại Trường khám phá Trái đất và Không gian (SESE) của ASU.
Sự đồng thuận khoa học hiện nay là các tiểu hành tinh bao gồm các vật chất còn sót lại từ sự hình thành của Hệ Mặt trời. Do đó, nghiên cứu về các cơ quan này dự kiến sẽ tiết lộ những điều về lịch sử và sự tiến hóa ban đầu của nó. Những gì Jin và Bose tìm thấy, sau khi kiểm tra các mẫu do JAXA cung cấp, là chúng được làm giàu trong nước so với mức trung bình của các vật thể được tìm thấy trong Hệ Mặt trời bên trong.
Và Bose chỉ ra trong một cuộc phỏng vấn với ASU ngay, nghiên cứu này đã được thực hiện nhờ sự hợp tác giữa ASU và JAXA, mặc dù họ rất ngạc nhiên khi nghe những gì cô và Jin đang tìm kiếm:
Đây là một đặc ân mà cơ quan vũ trụ Nhật Bản JAXA sẵn sàng chia sẻ năm hạt từ Itokawa với một nhà điều tra Hoa Kỳ. Nó cũng phản ánh tốt về trường học của chúng tôi Cho đến khi chúng tôi đề xuất, không ai nghĩ sẽ tìm nước. Tôi vui mừng báo cáo rằng linh cảm của chúng tôi đã được đền đáp.
Để nghiên cứu năm mẫu, mỗi mẫu
Trong hai trong số năm hạt, nhóm nghiên cứu đã xác định pyroxene, một khoáng chất (trên Trái đất) có nước là một phần của cấu trúc tinh thể của nó. Jin và Bose cũng nghi ngờ rằng các loại ngũ cốc có thể chứa dấu vết của nước, mặc dù chúng không rõ ràng bao nhiêu. Lịch sử lâu đời của Itokawa sẽ bao gồm các sự kiện nóng, tác động, chấn động
Các phép đo NanoSIMS đã xác nhận giả thuyết này, cho thấy bản thân các hạt mẫu rất giàu nước. Nhưng điều đáng ngạc nhiên là họ giàu đến mức nào. Điều này chỉ ra rằng các tiểu hành tinh như Itokawa (được coi là khô cạn) có khả năng chứa nhiều nước hơn các nhà khoa học nghĩ trước đây.
Do thành phần của nó, chủ yếu được tạo thành từ khoáng chất silicat và kim loại, các nhà khoa học hành tinh đã chỉ định Itokawa là một tiểu hành tinh cấp S. Chỉ dài 500 mét (1800 ft) và đường kính từ 215 đến 300 (700 đến 1000 ft), tiểu hành tinh quay quanh Mặt trời cứ sau 18 tháng ở khoảng cách trung bình 1,3 AU - đi qua quỹ đạo Trái đất tới một chút so với Sao Hỏa .
Các vật thể có kích thước Itokawa, được cho là những mảnh vỡ từ các tiểu hành tinh lớp S lớn hơn. Mặc dù nhỏ bé, những tiểu hành tinh này được cho là đã giữ bất kỳ nước và vật liệu dễ bay hơi nào (nitơ, carbon dioxide, metan, amoniac, v.v.) mà chúng có khi hình thành. Như Bose đã giải thích:
Các tiểu hành tinh kiểu S là một trong những vật thể phổ biến nhất trong vành đai tiểu hành tinh. Chúng ban đầu hình thành ở khoảng cách từ mặt trời từ một phần ba đến ba lần khoảng cách Trái đất.”
Từ cấu trúc của nó, bao gồm hai thùy chính rải rác (với mật độ khác nhau) được nối với một phần hẹp hơn, người ta tin rằng Itokawa là tàn dư của cơ thể cha mẹ có chiều rộng khoảng 19 km (12 mi). Trong lịch sử của nó, nó đã được làm nóng đến từ 550 đến 800 ° C (1000 đến 1500 ° F) và chịu nhiều tác động, với một sự kiện lớn đã phá vỡ nó.
Sau đó, hai trong số các mảnh vỡ được hợp nhất để tạo thành Itokawa, giả định kích thước và hình dạng hiện tại của nó khoảng 8 triệu năm trước. Mặc dù sự phá vỡ thảm khốc dẫn đến sự hình thành của nó và thực tế là các hạt mẫu đã tiếp xúc với bức xạ và micromet thiên thạch, các khoáng chất vẫn cho thấy bằng chứng nước bị mất vào không gian.
Jin Mặc dù các mẫu được thu thập ở bề mặt, chúng tôi không biết những hạt này ở đâu trong cơ thể bố mẹ ban đầu, ông Jin nói. Tuy nhiên, dự đoán tốt nhất của chúng tôi là chúng đã bị chôn sâu hơn 100 mét bên trong nó. Các khoáng chất có thành phần đồng vị hydro không thể phân biệt được với Trái đất.
Điều này cho thấy các tác động của tiểu hành tinh trong Vụ đánh bom hạng nặng muộn (khoảng 4,1 đến 3,8 tỷ năm trước) đã chịu trách nhiệm phân phối nước đến Trái đất ngay sau khi được hình thành. Như Bose đã thêm, điều này làm cho các tiểu hành tinh lớp S trở thành mục tiêu ưu tiên cao cho các nhiệm vụ hoàn trả mẫu trong tương lai.
Điều này có nghĩa là các tiểu hành tinh loại S và cơ thể mẹ của các chondrites thông thường có khả năng là một nguồn nước quan trọng và một số yếu tố khác cho các hành tinh trên mặt đất. Và chúng ta chỉ có thể nói điều này vì các phép đo đồng vị tại chỗ trên các mẫu regolith được trả lại - bụi bề mặt và đá của chúng.
Khi những nhiệm vụ đó diễn ra, ASU có thể sẽ đóng một vai trò quan trọng. Ngay bây giờ, Bose đang nghiên cứu tạo ra một cơ sở phòng thí nghiệm sạch tại ASU - cùng với NanoSIMS - sẽ là cơ sở đại học công lập đầu tiên có khả năng phân tích các mẫu vật liệu thu được từ các tiểu hành tinh và các thiên thể trong Hệ Mặt trời.
Giáo sư Meenakshi - giám đốc Trung tâm nghiên cứu thiên thạch ASU và là giám đốc mới của SESE - cũng là một phần của nhóm phân tích sẽ nghiên cứu các mẫu được trả về Hayabusa2 sứ mệnh. Tàu vũ trụ sẽ rời khỏi tiểu hành tinh Ryugu vào tháng 12 năm 2019 và dự kiến sẽ trở lại Trái đất vào tháng 12 năm 2020.
ASU cũng chịu trách nhiệm đóng góp thiết bị đo quang phổ phát xạ nhiệt (OTES) trên tàu NASA OSIRIS-REx tàu vũ trụ, hiện đang thực hiện một nhiệm vụ hoàn trả mẫu với tiểu hành tinh gần Trái đất Bennu. OSIRIS-REx dự kiến sẽ thu thập các mẫu từ Bennu vào mùa hè tới và đưa chúng trở lại Trái đất vào tháng 9 năm 2023.
Những nhiệm vụ này và các nhiệm vụ khác sẽ mở rộng sự hiểu biết của nhà khoa học về việc Hệ mặt trời của chúng ta hình thành như thế nào và thậm chí có thể làm sáng tỏ cuộc sống bắt đầu trên hành tinh của chúng ta như thế nào. Như Bose đã kết luận:
Các nhiệm vụ hoàn trả mẫu là bắt buộc nếu chúng ta thực sự muốn nghiên cứu sâu về các vật thể hành tinh. Nhiệm vụ Hayabusa đến Itokawa đã mở rộng kiến thức của chúng ta về nội dung dễ bay hơi của các cơ thể giúp hình thành Trái đất. Sẽ không có gì đáng ngạc nhiên nếu một cơ chế sản xuất nước tương tự là phổ biến đối với các ngoại hành tinh đá xung quanh các ngôi sao khác.
