A missão Hayabusa2 da Agência de Exploração Aeroespacial do Japão (JAXA) devolveu à Terra amostras de asteroides primitivos não contaminados. Uma análise abrangente de 16 partículas do asteroide Ryugu revelou muitos insights sobre os processos que operavam antes, durante e depois da formação do sistema solar, com algumas ainda moldando a superfície do asteroide atual.
Dados elementares e isotópicos revelaram que Ryugu contém o mais primitivo material nebular pré-solar (um antigo disco de gás e poeira em torno do que se tornaria o sol) já identificado e que alguns materiais orgânicos podem ter sido herdados antes da formação do sistema solar. Entre os materiais orgânicos identificados estavam os aminoácidos, que são os blocos de construção das proteínas que estão em todos os seres vivos da Terra. A descoberta de aminoácidos formadores de proteínas em amostras não contaminadas de asteróides indica que asteróides como Ryugu podem ter semeado a Terra com as matérias-primas necessárias para a origem da vida.

Além disso, as amostras de Ryugu forneceram evidências físicas e químicas de que Ryugu se originou de um grande corpo gelado (pelo menos vários 10's de km) no sistema solar externo, que sofreu alteração aquosa (reações químicas complexas envolvendo água líquida). O corpo gelado foi então quebrado para produzir um fragmento semelhante a um cometa (vários km de tamanho). O fragmento evoluiu através da sublimação de gelo para produzir o asteroide poroso seco observado hoje. Posteriormente, o intemperismo espacial, envolvendo o bombardeio do asteroide por partículas do sol e estrelas distantes, alterou os materiais da superfície, como a matéria orgânica, para dar materiais com um albedo distinto (propriedades reflexivas), definindo como o asteroide aparece atualmente.

Asteróides e cometas representam o material que sobrou após a formação dos planetas que orbitam o sol. Tais corpos teriam se formado inicialmente em um vasto disco de gás e poeira (protosolar nebular) em torno do que viria a se tornar o sol (protossol) e, assim, podem preservar pistas sobre os processos que operaram durante esse período do sistema solar.

A nebulosa protosolar estaria girando mais rápido em direção ao seu centro e isso teria concentrado grande parte do material nessa região. Parte do material então começou a cair na superfície do protosol, aumentando sua temperatura. A temperatura mais alta do protossol teria levado a um aumento da emissão de radiação, o que poderia ter causado fotoevaporação (evaporação devido à energia da luz) do material dentro do sistema solar interno.

Mais tarde, à medida que o sistema solar interno esfriava, um novo material se condensou com composições distintas do que estava presente antes. Eventualmente, esses materiais se uniriam para produzir grandes corpos (planetesimais) que se separariam de colisões, com alguns formando asteróides do tipo S. Um asteróide do tipo S (Itokawa) foi o alvo da missão Hayabusa, antecessora da Hayabusa2. As amostras que foram devolvidas à Terra revelaram muito sobre esses asteroides, incluindo como suas superfícies são afetadas por pequenos impactos contínuos e confirmando identificações feitas através de telescópios na Terra.

Haybusa2 teve como alvo um tipo muito diferente de asteróide, tipo C, que ao contrário dos tipos S preservam muito mais do material primitivo do sistema solar externo, que foi muito menos afetado pelo aquecimento do protosol. O telescópio inicial baseado na Terra e as informações de sensoriamento remoto da espaçonave Hayabusa2 sugeriram que Ryugu pode conter matéria orgânica e pequenas quantidades de água (presas à superfície dos minerais ou contidas em sua estrutura).

No entanto, os asteroides do tipo C são incrivelmente difíceis de estudar usando esses métodos, porque são muito escuros e os dados resultantes têm muito pouca informação que pode ser usada para identificar materiais específicos. Como tal, o retorno da amostra representou um passo muito importante para melhorar nossa compreensão dos asteróides do tipo C. Cerca de 5,4 g de amostra foram devolvidos à Terra em dezembro de 2020 e as amostras foram inicialmente estudadas nas instalações de curadoria de fase 1 da Agência de Exploração Aeroespacial do Japão (JAXA) em Sagamihara, Japão. A análise geoquímica abrangente foi iniciada em junho de 2021, quando as amostras chegaram às instalações de curadoria de fase 2 do Pheasant Memorial Laboratory (PML), Institute for Planetary Materials, Okayama University, Japão.

Inicialmente, as informações externas e físicas das amostras foram obtidas, mas logo após as partículas foram cortadas usando um micrótomo equipado com uma faca de diamante. No interior, as partículas revelaram texturas indicativas de congelamento-descongelamento e uma massa de grãos finos de diferentes minerais, com alguns componentes de grãos mais grossos dispersos por toda parte. A maioria dos minerais eram silicatos hidratados chamados filossilicatos (argila), que se formaram por meio de reações químicas envolvendo minerais silicatados não hidratados e água líquida (alteração aquosa). Juntamente com as texturas de congelamento-descongelamento, as evidências indicaram que as amostras haviam experimentado água líquida e congelada no passado.

A alteração aquosa atingiu o pico antes de ~ 2,6 milhões de anos após a formação do sistema solar, através da análise de manganês e cromo em minerais de magnetita (óxido de ferro) e dolomita (carbonato de cálcio-magnésio). Isso significa que os materiais de Ryugu experimentaram água líquida muito cedo na história do Sistema Solar e o calor que derreteu o gelo teria sido fornecido por elementos radioativos que sobrevivem apenas por um período de tempo relativamente curto (quase todos desapareceriam após 5 milhões de anos). ).

Depois que muitos dos elementos radioativos decaíram, o corpo esfriava e congelava novamente. Ryugu também contém isótopos de cromo, cálcio e oxigênio que indicam que preservou a fonte mais primitiva de materiais da nebulosa protosolar. Além disso, materiais orgânicos de Ryugu registram assinaturas isotópicas primitivas sugestivas de sua formação dentro do meio interestelar (a região do espaço entre os sistemas solares) ou nebular protosolar externa. Juntamente com a água abundante e a falta de qualquer material ou assinaturas do sistema solar interno, as descobertas acima sugerem que o material dentro de Ryugu foi grudado (agregado) e alterado aquoso muito cedo no sistema solar externo.

No entanto, para formar água líquida, a partir do aquecimento de um corpo rochoso e gelado por decaimento radioativo, é necessário que o corpo tenha pelo menos vários 10's de km de tamanho. Assim, Ryugu deve ter sido originalmente parte de um corpo muito maior, denominado planetesimal. Acredita-se que os planetesimais gelados sejam a fonte dos cometas, que podem ser formados por sua fragmentação colisional. Se o precursor planetesimal de Ryugu foi impactado depois de ter congelado novamente, então um cometa preservando muitas das texturas originais e propriedades físicas e químicas do planetesimal poderia ser produzido.

Como um cometa, o fragmento precisaria se mover do sistema solar externo para o interno por algum caminho dinâmico, envolvendo as interações dos planetas. Uma vez no sistema solar interno, Ryugu teria sofrido uma sublimação significativa (transição de gelo sólido para gás). A modelagem em um estudo anterior indicou que a sublimação poderia aumentar a taxa na qual Ryugu gira e levar à sua forma distinta de pião. A sublimação também pode ter levado à formação de jatos de vapor de água (como visto no cometa 67P) que teriam depositado material subterrâneo na superfície e congelado no lugar.

Além disso, os jatos podem explicar algumas diferenças interessantes entre os locais de amostragem onde as amostras de Ryugu foram obtidas. A missão Hayabusa2 coletou material da própria superfície no local de toque 1 (TD1) e provavelmente material de subsuperfície de uma cratera de impacto artificial no local de toque 2 (TD2). Algumas das amostras de TD1 mostram fracionamento elementar além da escala mm e abundâncias espalhadas de B e Be. No entanto, todas as amostras de TD2 registram abundâncias elementares semelhantes aos condritos CI (um tipo de meteorito com abundâncias elementares semelhantes ao sol) e não mostram evidências de fracionamento elementar na escala mm. Uma explicação é que o sítio TD1 registra o material arrastado em um jato, trazido à superfície do fragmento tipo cometa de muitas regiões distintas do subsolo e, portanto, representa uma grande variedade de composições. Enquanto isso, as amostras TD2 podem representar material proveniente de uma parte de Ryugu e, como tal, ter uma composição mais uniforme.

Após a sublimação completa do gelo na superfície de Ryugu, formou-se um asteroide rochoso de baixa densidade e altamente poroso. Enquanto os processos relacionados à água cessaram, o intemperismo espacial começou. A superfície de Ryugu foi bombardeada ao longo do tempo por grandes quantidades de partículas energéticas do vento solar e raios cósmicos do sol e de estrelas distantes. As partículas modificaram os materiais na superfície de Ryugu, fazendo com que a matéria orgânica se alterasse em termos de sua estrutura. Os efeitos de tal processo foram mais óbvios nas partículas TD1 da superfície de Ryugu quando comparadas às de TD2, que provavelmente foram trazidas à superfície durante a criação de uma cratera de impacto artificial. Como tal, o intemperismo espacial é um processo que ainda molda as superfícies dos asteroides hoje e continuará a fazê-lo no futuro.

Apesar dos efeitos do intemperismo espacial, que agem para alterar e destruir as informações contidas na matéria orgânica, materiais orgânicos primitivos também foram detectados pela análise geoquímica abrangente das amostras de Ryugu. Aminoácidos, como os encontrados nas proteínas de todos os organismos vivos da Terra, foram detectados em uma partícula Ryugu. A descoberta de aminoácidos formadores de proteínas é importante, porque Ryugu não foi exposto à biosfera da Terra, como meteoritos, e, como tal, sua detecção prova que pelo menos alguns dos blocos de construção da vida na Terra podem ter sido formados em ambientes espaciais.

Hipóteses sobre a origem da vida, como as que envolvem atividade hidrotermal, requerem fontes de aminoácidos, com meteoritos e asteroides como Ryugu representando fortes candidatos devido ao seu inventário de aminoácidos e porque tal material teria sido prontamente entregue à superfície do planeta. Terra primitiva. Além disso, as características isotópicas das amostras de Ryugu sugerem que material semelhante ao Ryugu poderia ter fornecido água à Terra, outro recurso essencial para a origem e sustentação da vida na Terra.

Em conjunto, as descobertas relatadas pelo estudo fornecem informações valiosas sobre os processos que afetaram o asteroide mais primitivo amostrado pela espécie humana. Tais insights já começaram a mudar nossa compreensão dos eventos que ocorreram desde antes do sistema solar e até os dias atuais. O trabalho futuro nas amostras de Ryugu, sem dúvida, continuará a avançar nosso conhecimento do sistema solar e além.

A pesquisa foi publicada em Proceedings of the Japan Academy . + Explorar mais

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