Как космическите опасности повлияха на астероида Рюгу?

Астероид, който се скита из космоса милиарди години, ще бъде бомбардиран от всичко – от камъни до радиация. Милиарди години междупланетно космическо пътуване увеличават шансовете за сблъсък с нещо в необятната празнота и поне един от тези удари е бил достатъчно силен, за да остави астероида Рюгу завинаги променен.

Когато космическият кораб Hayabusa2 на Японската аерокосмическа агенция кацна на Ryugu, той събра проби от повърхността, които разкриха, че магнетитните частици (които обикновено са магнитни) в отломките на астероида са лишени от магнетизъм. Сега екип от изследователи от университета Хокайдо и няколко други институции в Япония предлага обяснение за това как този материал е загубил повечето от своите магнитни свойства. Техният анализ показа, че това е причинено от въздействието на поне един високоскоростен микрометеорит, който разгражда химическия състав на магнетита, така че той вече не е магнитен.

„Мислехме, че е създаден псевдомагнетит [as] Изследователите, ръководени от Юки Кимура, професор в университета Хокайдо, казаха в проучване, публикувано наскоро в списание Nature Communications, че причината за космическото изветряне е въздействието на микрометеорити.

какво е останало…

Ryugu е сравнително малко тяло, което няма атмосфера, което го прави по-уязвим от космическото изветряне – тоест промяна от микрометеорити и слънчеви ветрове. Разбирането на космическото изветряне всъщност може да ни помогне да разберем еволюцията на астероидите и слънчевата система. Проблемът е, че по-голямата част от нашата информация за астероидите идва от метеорити, които падат на Земята, и по-голямата част от тези метеорити са парчета скала от вътрешността на астероида, така че не са били изложени на суровата среда на междупланетното пространство. Те могат също така да се променят, докато се спускат през атмосферата или чрез физически процеси на повърхността. Колкото повече време отнема намирането на метеорит, толкова повече информация е вероятно да бъде загубена.

Преди това Ryugu е бил част от много по-голямо тяло, C-тип или въглероден астероид, което означава, че е бил съставен предимно от глина и силикатни скали. Тези минерали обикновено изискват вода, за да се образуват, но тяхното присъствие се обяснява с историята на Рюгу. Смята се, че самият астероид е роден от отломки, след като първоначалното му тяло е било разбито на парчета при сблъсък. Оригиналното тяло също беше покрито с воден лед, което обяснява магнетита, карбонатите и силикатите, открити в Рюгу – те се нуждаят от вода, за да се образуват.

Магнетитът е парамагнитен (желязосъдържащ и магнитен) минерал. Той присъства във всички астероиди от тип С и може да се използва за определяне на тяхната остатъчна или остатъчна намагнитност. Постоянното намагнитване на астероид може да разкрие колко силно е било магнитното поле по време и на мястото на образуване на магнетит.

Кимура и неговият екип успяха да измерят остатъчната намагнитност в два магнетитни фрагмента (известни като фрамбоиди поради специалната им форма) от пробата Рюгу. Това е доказателство за наличието на магнитно поле в мъглявината, в която се е образувала нашата слънчева система, и показва силата на това магнитно поле по времето, когато се е образувал магнетитът.

Три други магнетитни фрагмента обаче изобщо не са били магнетизирани. Тук влиза в действие космическото изветряне.

…и какво се губи

Използвайки електронна холография, която се извършва с трансмисионен електронен микроскоп, който изпраща високоенергийни електронни вълни през проба, изследователите установиха, че въпросните три кадъра не съдържат магнитни химически структури. Това го прави коренно различен от магнетита.

Допълнителен анализ с помощта на сканиращ електронен микроскоп показа, че магнетитните частици са направени предимно от железни оксиди, но има по-малко кислород в тези частици, които са загубили магнетизма си, което показва, че материалът е претърпял химическа редукция, тъй като електроните са дарени на системата . . Загубата на кислород (и окислено желязо) обяснява загубата на магнетизъм, който зависи от организацията на електроните в магнетита. Ето защо Кимура го нарича „фалшив магнетит“.

Но какво е причинило намаляването, което е довело до размагнитването на магнетита на първо място? Кимура и неговият екип откриха повече от сто молекули метално желязо в частта от пробата, от която идват демагнетизираните рамки. Ако метеорит с определен размер беше ударил района на Рюгу, той щеше да произведе приблизително такъв брой железни частици от магнетитни фрамбоиди. Изследователите смятат, че този мистериозен обект е бил доста малък или че се е движел невероятно бързо.

„С увеличаването на скоростта на удара очакваният размер на снаряда намалява“, казаха те в същото проучване.

Псевдомагнетитът може да изглежда като шарлатанство, но всъщност ще помогне на предстоящите изследвания, които искат да научат повече за това каква е била ранната слънчева система. Неговото присъствие показва предишното наличие на вода върху астероида, както и космическото изветряне, като бомбардиране с микрометеорит, което е повлияло на формирането на астероида. Размерът на загубата на магнетизъм също влияе върху цялостната жизнеспособност на астероида. Постоянността е важна при определянето на магнетизма на обекта и интензитета на магнитното поле около него, когато се образува. Това, което знаем за ранното магнитно поле на Слънчевата система, е реконструирано от записи за оцеляване, голяма част от които идват от магнетит.

Някои от магнитните свойства на тези частици може да са били загубени преди векове, но много може да се спечели в бъдеще от това, което остава.

Nature Communications, 2024. DOI: 10.1038/s41467-024-47798-0