Amostras de pedra trazidas de volta à Terra do asteroide Ryugu tiveram sua composição elementar analisada usando um feixe de múons gerado artificialmente do acelerador de partículas no J-PARC. Os pesquisadores descobriram vários elementos importantes necessários para sustentar a vida, incluindo carbono, nitrogênio e oxigênio, mas também descobriram que a abundância de oxigênio em relação ao silício no asteroide Ryugu era diferente de todos os meteoritos encontrados na Terra, relata um novo estudo em <Ciência .
Em 2014, o explorador de asteroides não tripulado Hayabusa 2 foi lançado ao espaço pela Agência de Exploração Aeroespacial do Japão (JAXA) com a missão de trazer de volta amostras do asteroide Ryugu, um asteroide tipo C que os pesquisadores acreditavam ser rico em carbono. Depois de pousar com sucesso em Ryugu e coletar amostras, a Hayabusa 2 retornou à Terra em dezembro de 2020 com amostras intactas.

Desde 2021, os pesquisadores realizam as primeiras análises das amostras, lideradas pelo professor Shogo Tachibana da Universidade de Tóquio. Divididos em várias equipes, os pesquisadores estudam as amostras de diferentes maneiras, incluindo formas de pedra, distribuição elementar e composição mineral.

Neste estudo, liderado pelo professor da Universidade de Tohoku Tomoki Nakamura, pelo professor Tadayuki Takahashi e pelo estudante de pós-graduação Shunsaku Nagasawa do Instituto Kavli para a Física e Matemática do Universo (Kavli IPMU), Universidade de Tóquio, em colaboração com a Organização de Pesquisa do Acelerador de Alta Energia (KEK) Institute for Materials Structure Science, Osaka University, Japan Atomic Energy Agency (JAEA), Kyoto University, International Christian University, Institute of Space and Astronautical Science (ISAS) e Tohoku University, aplicaram métodos de análise elementar usando múons negativos, partículas elementares produzidas pelo acelerador no J-PARC.

Eles aplicaram o método de análise elementar usando múons negativos em pedras do asteroide Ryugu, conseguindo determinar de forma não destrutiva suas composições elementares.

Isso era importante, porque se os asteróides no sistema solar fossem construídos no início da formação do próprio sistema solar, eles ainda estariam retendo informações sobre a composição elementar média naquele momento e, portanto, de todo o sistema solar.

Análises de meteoritos que caíram na Terra já foram feitas no passado, mas é possível que essas amostras tenham sido contaminadas pela atmosfera terrestre. Então, até Hayabusa 2, ninguém sabia com certeza qual era a composição química de um asteroide.

Mas os pesquisadores enfrentaram um desafio. Por causa da quantidade limitada de amostras e do grande número de outros pesquisadores querendo estudá-las, eles precisavam encontrar uma maneira de executar suas análises sem danificá-las para que as amostras pudessem ser repassadas a outros grupos.

A equipe desenvolveu um novo método, que envolveu disparar um feixe quântico, ou especificamente um feixe de múons negativos, produzido por um dos maiores aceleradores de partículas de alta energia do mundo J-PARC na prefeitura de Ibaraki, no Japão, para identificar os elementos químicos de amostras sensíveis sem quebrá-las.

Takahashi e Nagasawa então aplicaram técnicas de análise estatística em experimentos de astronomia de raios-X e física de partículas para analisar raios-X característicos de múons.

Os múons são uma das partículas elementares do universo. Sua capacidade de penetrar mais profundamente nos materiais do que os raios X os torna ideais na análise de materiais. Quando um múon negativo é capturado pela amostra irradiada, um átomo muônico é formado. Os raios-X muônicos emitidos pelos novos átomos muônicos têm alta energia e, portanto, podem ser detectados com alta sensibilidade. Este método foi usado para analisar as amostras de Ryugu.

Mas havia outro desafio. Para evitar que as amostras fossem contaminadas pela atmosfera da Terra, os pesquisadores precisavam manter as amostras fora de contato com o oxigênio e a água do ar. Portanto, eles tiveram que desenvolver uma configuração experimental, envolvendo a amostra em uma câmara de gás hélio. As paredes internas da câmara foram revestidas com cobre puro para minimizar o ruído de fundo ao analisar as amostras.

Em junho de 2021, 0,1 grama de asteroide Ryugu foi trazido para o J-PARC, e os pesquisadores executaram sua análise de raios-X de múons, que produziu um espectro de energia. Nele, eles encontraram os elementos necessários para produzir vida, carbono, nitrogênio e oxigênio, mas também descobriram que a amostra tinha uma composição semelhante à dos asteroides condritos carbonáceos (condritos CI), que são frequentemente referidos como o padrão para substâncias sólidas. no sistema solar. Isso mostrou que as pedras Ryugu foram algumas das primeiras pedras a se formarem em nosso sistema solar.

No entanto, embora semelhante em composição aos condritos CI, a abundância de oxigênio da amostra de Ryugu em relação ao silício foi cerca de 25% menor que a do condrito CI. Os pesquisadores dizem que isso pode indicar que a abundância de oxigênio em excesso em relação ao silício em condritos CI pode ter vindo de contaminação depois que eles entraram na atmosfera da Terra. As pedras Ryugu podem estabelecer um novo padrão para a matéria no sistema solar. + Explorar mais

Grãos de poeira do asteroide Ryugu mais antigo que nosso sistema solar