Национальная синхротронная установка Великобритании Diamond Light Source использовалась крупным международным сообществом для изучения частиц, собранных с околоземного астероида, чтобы углубить наше понимание эволюции нашей солнечной системы.

Исследователи из Университета Лестера доставили фрагмент астероида Рюгу в нанозондовый комплекс Diamond beamline I14, где была использована специальная техника, называемая спектроскопией ближнего поглощения рентгеновских лучей (XANES), для определения химического состояния элементов в материале астероида и изучения его состава в мельчайших деталях. Команда также изучила зерна астероида с помощью электронного микроскопа в Центре визуализации электронных физических наук Даймонда (ePSIC).

Джулия Паркер - главный научный сотрудник beamline в I14 в Diamond. Она сказала: "Рентгеновский нанозонд позволяет ученым исследовать химическую структуру своих образцов в масштабах от микрона до наноразмерной длины, что дополняется разрешением изображения от наноатома до атома в ePSIC. Очень интересно иметь возможность внести свой вклад в понимание этих уникальных образцов и работать с командой в Лестере, чтобы продемонстрировать, как методы в beamline и, соответственно, в ePSIC могут принести пользу будущим миссиям по возврату образцов ".

Данные, собранные в Даймонде, способствовали более широкому изучению признаков космического выветривания на астероиде. Нетронутые образцы астероидов позволили сотрудникам исследовать, как космическое выветривание может изменить физический и химический состав поверхности углеродистых астероидов, таких как Рюгу.

Исследователи обнаружили, что поверхность Рюгу обезвожена и что, вероятно, в этом виновато космическое выветривание. Результаты исследования, опубликованные сегодня в Nature Astronomy, привели авторов к выводу, что астероиды, которые кажутся сухими на поверхности, могут быть богаты водой, что потенциально требует пересмотра нашего понимания распространенности типов астероидов и истории формирования пояса астероидов.

Рюгу - околоземный астероид диаметром около 900 метров, впервые обнаруженный в 1999 году в поясе астероидов между Марсом и Юпитером. Он назван в честь подводного дворца бога-дракона в японской мифологии. В 2014 году японское государственное космическое агентство JAXA запустило миссию по возвращению образцов астероида "Хаябуса2", чтобы встретиться с астероидом Рюгу и собрать образцы материала с его поверхности и подповерхностных слоев.

Космический корабль вернулся на Землю в 2020 году, выпустив капсулу, содержащую драгоценные фрагменты астероида. Эти небольшие образцы были распределены по лабораториям по всему миру для научного изучения, включая Школу физики и астрономии Университета Лестера и Космический парк, где Джон Бриджес, один из авторов статьи, является профессором планетологии.

Джон сказал: "Эта уникальная миссия по сбору образцов из самых примитивных углеродистых строительных блоков Солнечной системы требует самой детальной микроскопии в мире, и именно поэтому JAXA и команда по мелкозернистой минералогии хотели, чтобы мы проанализировали образцы с помощью рентгеновского нанозондового луча Diamond. Мы помогли раскрыть природу космического выветривания на этом астероиде с помощью ударов микрометеоритов и солнечного ветра, создающих обезвоженные серпентиновые минералы, и связанного с этим восстановления от окисленного Fe3 + до более восстановленного Fe2+.

"Важно накопить опыт в изучении образцов, возвращенных с астероидов, как в миссии "Хаябуса2", потому что вскоре на Землю будут возвращены новые образцы с других типов астероидов, Луны и в течение следующих 10 лет Марса. Сообщество Великобритании сможет выполнить некоторые из важнейших анализов благодаря нашему оборудованию в Diamond и электронным микроскопам в ePSIC ".

Строительные блоки Рюгу - это остатки взаимодействий между водой, минералами и органикой в ранней солнечной системе до образования Земли. Понимание состава астероидов может помочь объяснить, как развивалась ранняя солнечная система, а впоследствии и как сформировалась Земля. Они могут даже помочь объяснить, как возникла жизнь на Земле, поскольку считается, что астероиды доставили большую часть воды на планету, а также органические соединения, такие как аминокислоты, которые обеспечивают фундаментальные строительные блоки, из которых построена вся человеческая жизнь.

Информация, полученная из этих крошечных образцов астероидов, поможет нам лучше понять происхождение не только планет и звезд, но и самой жизни. Будь то фрагменты астероидов, древние картины или неизвестные вирусные структуры, на синхротроне ученые могут изучать свои образцы с помощью машины, которая в 10 000 раз мощнее традиционного микроскопа.