Wie wirkten sich Weltraumgefahren auf den Asteroiden Ryugu aus?

Ein Asteroid, der seit Milliarden von Jahren durch den Weltraum wandert, würde von allem bombardiert werden, von Steinen bis hin zu Strahlung. Milliarden Jahre interplanetarer Raumfahrt erhöhen die Wahrscheinlichkeit einer Kollision mit etwas in der riesigen Leere, und mindestens einer dieser Einschläge war stark genug, um den Asteroiden Ryugu für immer zu verändern.

Als die JAXA-Raumsonde Hayabusa2 auf Ryugu landete, sammelte sie Proben von der Oberfläche, die zeigten, dass Magnetitpartikel (die normalerweise magnetisch sind) in den Asteroidentrümmern keinen Magnetismus aufwiesen. Jetzt bietet ein Forscherteam der Universität Hokkaido und mehrerer anderer Institutionen in Japan eine Erklärung dafür, wie dieses Material die meisten seiner magnetischen Eigenschaften verloren hat. Ihre Analyse zeigte, dass es durch den Einschlag mindestens eines Hochgeschwindigkeits-Mikrometeoriten verursacht wurde, der die chemische Zusammensetzung des Magnetits zerstörte, sodass er nicht mehr magnetisch war.

„Wir dachten, es sei ein Pseudomagnetit entstanden [as] Die Forscher unter der Leitung von Yuki Kimura, einem Professor an der Universität Hokkaido, sagten in einer kürzlich in der Fachzeitschrift Nature Communications veröffentlichten Studie, dass die Ursache der Weltraumverwitterung der Einschlag von Mikrometeoriten sei.

was ist übrig…

Ryugu ist ein relativ kleiner Körper ohne Atmosphäre, wodurch er anfälliger für Weltraumverwitterung ist – also Veränderungen durch Mikrometeoriten und Sonnenwinde. Das Verständnis der Weltraumverwitterung kann uns tatsächlich dabei helfen, die Entwicklung von Asteroiden und des Sonnensystems zu verstehen. Das Problem besteht darin, dass die meisten unserer Informationen über Asteroiden von Meteoriten stammen, die auf die Erde fallen, und die meisten dieser Meteoriten sind Gesteinsbrocken aus dem Inneren des Asteroiden, sodass sie nicht der rauen Umgebung des interplanetaren Raums ausgesetzt waren. Sie können sich auch verändern, wenn sie durch die Atmosphäre absteigen oder durch physikalische Prozesse an der Oberfläche. Je länger es dauert, einen Meteoriten zu finden, desto mehr Informationen gehen wahrscheinlich verloren.

Ryugu war zuvor Teil eines viel größeren Körpers, eines C-Typ- oder kohlenstoffhaltigen Asteroiden, was bedeutet, dass er hauptsächlich aus Ton und Silikatgestein bestand. Für die Bildung dieser Mineralien ist normalerweise Wasser erforderlich, ihr Vorkommen lässt sich jedoch durch die Geschichte von Ryugu erklären. Es wird angenommen, dass der Asteroid selbst aus Trümmern entstanden ist, nachdem sein ursprünglicher Körper bei einer Kollision in Stücke zerschmettert wurde. Der ursprüngliche Körper war außerdem mit Wassereis bedeckt, was die Entstehung von Magnetit, Karbonaten und Silikaten in Ryugu erklärt – sie benötigen Wasser, um sich zu bilden.

Magnetit ist ein paramagnetisches (eisenhaltiges und magnetisches) Mineral. Es ist in allen C-Typ-Asteroiden vorhanden und kann zur Bestimmung ihrer remanenten oder Restmagnetisierung verwendet werden. Die permanente Magnetisierung eines Asteroiden kann Aufschluss darüber geben, wie stark das Magnetfeld zum Zeitpunkt und am Ort der Magnetitbildung war.

Kimura und sein Team konnten die Permanentmagnetisierung in zwei Magnetitfragmenten (wegen ihrer besonderen Form als Framboide bekannt) aus der Ryugu-Probe messen. Es ist ein Beweis für das Vorhandensein eines Magnetfelds in dem Nebel, in dem sich unser Sonnensystem gebildet hat, und zeigt die Stärke dieses Magnetfelds zum Zeitpunkt der Magnetitbildung.

Drei weitere Magnetitfragmente waren jedoch überhaupt nicht magnetisiert. Hier kommt die Weltraumverwitterung ins Spiel.

…und was verloren ging

Mithilfe der Elektronenholographie, die mithilfe eines Transmissionselektronenmikroskops durchgeführt wird, das hochenergetische Elektronenwellen durch eine Probe sendet, stellten die Forscher fest, dass die drei fraglichen Rahmen keine magnetischen chemischen Strukturen enthielten. Dadurch unterschied es sich grundlegend von Magnetit.

Eine weitere Analyse mit einem Rasterelektronenmikroskop zeigte, dass die Magnetitpartikel hauptsächlich aus Eisenoxiden bestanden, aber in den Partikeln, die ihren Magnetismus verloren hatten, weniger Sauerstoff enthalten war, was darauf hindeutet, dass das Material einer chemischen Reduktion unterzogen wurde, da Elektronen an das System abgegeben wurden . . Der Verlust von Sauerstoff (und oxidiertem Eisen) erklärt den Verlust des Magnetismus, der von der Organisation der Elektronen im Magnetit abhängt. Deshalb bezeichnet Kimura es als „falschen Magnetit“.

Aber was verursachte die Reduktion, die überhaupt zur Entmagnetisierung des Magnetits führte? Kimura und sein Team entdeckten mehr als hundert metallische Eisenmoleküle in dem Teil der Probe, aus dem die entmagnetisierten Rahmen stammten. Wenn ein Meteorit einer bestimmten Größe diese Region von Ryugu getroffen hätte, hätte er ungefähr so ​​viele Eisenpartikel aus Magnetit-Framboiden erzeugt. Forscher glauben, dass dieses mysteriöse Objekt eher klein war oder sich unglaublich schnell bewegte.

„Mit zunehmender Aufprallgeschwindigkeit nimmt die geschätzte Projektilgröße ab“, heißt es in derselben Studie.

Pseudomagnetit mag wie ein Quacksalber erscheinen, aber es wird tatsächlich künftigen Untersuchungen helfen, die darauf abzielen, mehr darüber zu erfahren, wie das frühe Sonnensystem aussah. Sein Vorhandensein deutet auf das vorherige Vorhandensein von Wasser auf dem Asteroiden sowie auf Weltraumverwitterung, wie z. B. einen Mikrometeoritenbeschuss, hin, die die Entstehung des Asteroiden beeinflusst hat. Das Ausmaß des Magnetismusverlusts beeinflusst auch die Gesamtüberlebensfähigkeit des Asteroiden. Die Beständigkeit ist wichtig für die Bestimmung des Magnetismus eines Objekts und der Intensität des Magnetfelds um es herum, wenn es sich bildet. Was wir über das Magnetfeld des frühen Sonnensystems wissen, wurde aus Überlebensaufzeichnungen rekonstruiert, von denen ein Großteil aus Magnetit stammt.

Einige der magnetischen Eigenschaften dieser Teilchen mögen schon vor Äonen verloren gegangen sein, aber aus dem, was noch übrig ist, kann in Zukunft noch viel gewonnen werden.

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