Asteroidi Ryugu e ka origjinën në mjegullnajën diellore të deshifruar nga karbonatet

Agjencia japoneze e Kërkimit të Hapësirës Ajrore dërgoi anijen kozmike Hayabusa2 në 162173 Ryugu në vitin 2019, një asteroid në orbitë afër Tokës që përbëhet nga fragmente shkëmbore me origjinë nga një trup më i madh prind. Rovera të shumtë sollën mostra nga sipërfaqja e asteroidit përsëri në Tokë për t’i studiuar shkencëtarët.

Mostrat janë tregues të meteoritëve kimikisht primitivë, të ngjashëm me kondritet e tipit Ivuna, dhe përmbajnë komponime të veçanta kimike që sugjerojnë praninë e ujit. Në veçanti, ndryshimet e sipërfaqes së asteroidit nga uji në trupin mëmë, në temperatura të vlerësuara deri në 150°C, prodhonin minerale dytësore (përfshirë filosilikatet, karbonatet, sulfidet dhe oksidet) dhe studiuesit synuan të kuptonin shkallën kohore dhe kushtet në të cilat këto ndodhën ndryshime.

Duke përshkruar formimin e asteroidit, studimet bashkëpunuese nga 89 shkencëtarë nga universitetet dhe institutet kërkimore globale, të botuara në Nature Geoscience , fokusohen në dy përbërës të veçantë: karbonat kalciumi (kalcit) dhe karbonat kalcium-magnez (dolomit). Burimi i karbonit për këto karbonate supozohet të jetë monoksidi i karbonit , dioksidi i karbonit , metani dhe/ose lënda organike që mund të jetë formuar në mjegullnajën diellore, reja e gaztë nga e cila thuhet se ka origjinën sistemi diellor.

Mostrat u inspektuan duke përdorur mikroskopët e specializuar për petrologji (studimin e shkëmbinjve), ku u identifikuan kristalet e kalcitit (madhësia <10 mikrometra) dhe dolomitit (10 mikrometra), ku ky i fundit dominonte në krahasim.

Matjet e izotopeve të karbonit dhe oksigjenit (dy ose më shumë forma të të njëjtit element me masa atomike të ndryshme) ndihmojnë për të zbuluar temperaturën dhe kushtet e oksigjenit të mjedisit kur minerali u depozitua. Këto vlera ishin të ndryshueshme dhe shumë më të mëdha se ato për kalcitin në Tokë, me raportet 18 O/ 16 O që ishin 24-46 ‰ (pjesë për mijë) më të larta dhe 13 C/ 12 C 65-108 ‰ më të larta.

Anasjelltas, matjet e dolomitit ishin shumë më të kufizuara duke qenë 31-36‰ për 18 O/ 16 O dhe 67-75‰ për 13 C/ 12 C. Rrjedhimisht, ekipi hulumtues arriti në përfundimin se kalciti u formua së pari në asteroid në një gamë të gjerë temperaturash dhe kushtet e oksigjenit, përpara se dolomiti të kristalizohej në një mjedis shumë më të kufizuar, me nivele të larta të qëndrueshme të dioksidit të karbonit dhe vlerësime të temperaturës prej 37 ± 10°C. Këto gjetje janë unike për asteroidët Ryugu dhe Ivunu, të cilat nuk janë identifikuar në meteoritët e tjerë me ujë deri më tani.

Ndryshimi më i madh në raportet e izotopeve të oksigjenit në kristalet e kalcitit sugjerohet të jetë pjesërisht si rezultat i temperaturave të formimit që variojnë gjerësisht nga 0-150°C, por jo vetëm kjo pasi përndryshe izotopet e karbonit do të pritej të tregonin një korrelacion pozitiv, gjë që nuk e bëjnë. Në vend të kësaj, studiuesit tregojnë se 18 O / 16 O e ujit dhe 13 C / 12 C e joneve karbonate ndryshonin në kohë dhe hapësirë.

Si rezultat, ata supozojnë se raportet 18 O/16 O ishin më të larta gjatë formimit të hershëm të sistemit diellor, përpara ndryshimit ujor të asteroidit, dhe kjo më pas është ulur me kalimin e kohës pasi më shumë nga kristalet u formuan nëpërmjet ndërveprimeve ujë – shkëmb . Diferenca izotopike midis kristaleve të kalcitit dhe dolomitit zgjidhet si rrjedhim nga kristalizimi i të parëve nga lëngjet më pak të ‘evoluar’ para të dytit, ku kalciumi gjithashtu kullohej më lehtë nga shkëmbi sesa magnezi.

Katër skenarë janë konsideruar për të shpjeguar ndryshueshmërinë në ¹³ C/ ¹² C: 1) fraksionimi izotopik i tipit Rayleigh, ku ¹² komponime të pasura me C lirohen më mirë (si metani), 2) kristalizimi i pjesshëm ku formimi i karbonateve të hershme ndryshon përbërjen i rezervuarit të mbetur nga i cili mund të kristalizohen karbonatet e mëvonshme, 3) përzierja e rezervuarëve të shumtë të karbonit me raporte të ndryshme ¹³ C/ ¹² C, dhe 4) ndryshueshmëria e oksigjenit dhe hidrogjenit shkaktoi ndryshime në izotopet duke formuar monoksid karboni, dioksid karboni dhe metan, nga të cilat për kristalet fitohet karboni.

Nga këta skenarë, fraksionimi izotopik i tipit Rayleigh zbritet pasi do të shkaktonte raporte më të larta ¹³ C/ ¹² C në dolomitin që formohet nga lëngjet ‘më të evoluar’, kur vërehet e kundërta në mostra. Në mënyrë të ngjashme, kristalizimi i pjesshëm përjashtohet, siç është përzierja e rezervuarëve të karbonit , pasi koha e përzierjes për asteroidin Ryugu do të ishte shumë e shkurtër.

Prandaj, është skenari i fundit i ndryshimit të oksigjenit që sugjerohet si nxitësi kryesor i ndryshimeve në raportet ¹³ C/ ^{12 C.} Kjo rezultoi nga oksidimi i hekurit në shkëmb nga uji dhe matet bazuar në prodhimin e hidrogjenit të çliruar nga uji. Hipoteza përputhet me vëzhgimet e rritjes së hekurit në meteorit me një ndryshim progresiv.

Në përgjithësi, mjedisi i pasur me ¹³ C vërehet të jetë i rrallë në sistemin diellor përtej karbonateve në meteorite dhe ekipi hulumtues sugjeron se trupi mëmë i meteorit Ryugu është formuar brenda një skaji të ftohtë të mjegullnajës diellore.