O asteroidach

Asteroidy, czasem zwane planetkami lub planetoidami, są kamienistymi, pozbawionymi atmosfery pozostałościami z wczesnych etapów kształtowania się naszego Układu Słonecznego, czyli sprzed blisko 4,6 miliarda lat. Krążą wokół Słońca, jednak są za małe, aby uznać je za planety.

Dziesiątki tysięcy z nich znajdują się w głównym pasie planetoid – pierścieniu zlokalizowanym pomiędzy orbitami Marsa i Jowisza. Większość porusza się po nieco eliptycznych, stabilnych orbitach w kierunku zgodnym z obiegiem Ziemi. Ich pełen obrót wokół Słońca trwa od 3 do 6 lat.

Nasza wiedza o asteroidach pochodzi z trzech głównych źródeł: teledetekcji, danych z przelotów Galileo i analiz laboratoryjnych meteorytów. Szacuje się, że łączna masa wszystkich asteroid odpowiadałaby ciału o średnicy 1,5 tys. km, czyli ponad połowę mniejszemu od Księżyca.

Pablo Carlos Budassi

Mapa Układu Słonecznego do orbity Jowisza z wyróżnionymi skupiskami asteroid.

Aby zrozumieć, co było, zanim powstało życie na Ziemi i sama Ziemia, naukowcy szukają wskazówek dotyczących tej tajemniczej, odległej przeszłości. Przybierają one postać asteroid, komet i innych małych obiektów.

Niektóre z nich uważane są za fragmenty żelaznych jąder planetozymali (zalążków planet uformowanych we wczesnym Układzie Słonecznym), które nie połączyły się, aby utworzyć planety, powstrzymane przez silne przyciąganie Jowisza. Inne są stertami materii, które stanowią ślady gwałtownych kolizji. W przeciwieństwie do Ziemi i jej zmiennej skorupy, asteroidy i inne małe ciała niebieskie są zamrożone w czasie. To kapsuły czasu, które mogą wyjawić skład wczesnego Układu Słonecznego.

Z czego składają się asteroidy?

Skład asteroid jest bardzo zróżnicowany, jednak można je podzielić na trzy podstawowe rodzaje:

• Klasa C – najbardziej powszechna. Te planetoidy składają się z gliny i materiałów skalnych. Uznawane są za, w dużej mierze, nienaruszone od czasów kształtowania się Układu Słonecznego. Ich nazwa wywodzi się od symbolu pierwiastka chemicznego – węgla – z którego są złożone. W małych ilościach występują w nich również azot, tlen i wodór.
• Klasa S – stanowi około 17% wszystkich asteroid. Składają się one z krzemu, krzemianów (w szczególności krzemianu magnezu), żelaza i jego stopu z niklem. Prawdopodobnie są fragmentami większych asteroid. Dominują w wewnętrznej części pasa planetoid. Ich nazwa pochodzi od symbolu pierwiastka, z którego w znacznej części się składają – krzemu (Si).
• Klasa M – obejmuje większość pozostałych znanych asteroid. Mogą one pochodzić z jądra dużego planetozymala, który rozpadł się wskutek kolizji. Składają się w 80% z żelaza, a 20% stanowi mieszanka niklu, irydu, palladu, platyny, złota, magnezu i innych metali szlachetnych, takich jak osm, ruten i rod. Znajdują się w środkowej części pasa planetoid.

Praemonitus

Rozkład planetoid danych typów w zależności od odległości od Słońca

Czego ciekawego możemy dowiedzieć się dzięki asteroidom?

Asteroidy, podobnie jak komety i meteoryty, stają się coraz bardziej kluczowe do zrozumienia naszego Układu Słonecznego przez astronomów. Dlaczego są takie ważne? Obiekty te odzwierciedlają pierwiastki i związki chemiczne obecne we wczesnym Układzie Słonecznym. Naukowcy chcą je zbadać, aby dowiedzieć się, jak m.in. woda mogła być dostarczona na Ziemię i jak pierwotnie uformowały się planety. Potencjalnie będzie to miało wpływ na nasze rozumienie odległych układów planetarnych i na poszukiwania życia pozaziemskiego.

Z kolei dzięki pobieraniu próbek z asteroid i sprowadzeniu ich na Ziemię naukowcy wiedzą dokładnie, skąd one pochodzą i z czego się składają, co kładzie kres zgadywankom mającym miejsce podczas badań meteorytów, które już spadły na Ziemię.

Powstanie Układu Słonecznego

„Wiele z tych niewielkich ciał niebieskich jest pradawnych” – powiedział Jeff Grossman, naukowiec programu misji OSIRIS-REx – „Niedużo się z nimi stało od najwcześniejszych dni Układu Słonecznego”.

„Asteroidy, komety i inne małe ciała niebieskie przechowują substancje powstałe przy narodzinach Układu Słonecznego. Jeśli chcemy dowiedzieć się, skąd pochodzimy, musimy badać te obiekty” – stwierdziła Lori Glaze, pełniąca obowiązki dyrektora w Planetary Science Division NASA w Waszyngtonie.

Z punktu widzenia nauki asteroidy są bezcenne, gdyż mówią nam o powstaniu Układu Słonecznego. Jest tak dlatego, że Ziemia, jak i reszta obiektów Układu Słonecznego powstała mniej więcej w tym samym momencie. Wtedy ogromna chmura pyłu i gazu, nazywana mgławicą słoneczną, zawierała całą materię. Gdy pod wpływem grawitacji zaczęła się zapadać, w jej centrum powstało Słońce, a wokół niego miliardy małych planetozymali. Te, z których nie powstały planety i księżyce, to dzisiaj planetoidy.

NASA/JPL-Caltech

Wizja artystyczna dysku protoplanetarnego.

Wiele z planetoid Układu Słonecznego stopiło się wcześnie i uformowało żelazne jądra i skaliste płaszcze planet. Inne stały się chondrytami (typ meteorytu), powstałymi wskutek osadzania chondr w wczesnej mgławicy słonecznej. Ponieważ nie uległy topnieniu, stanowią nienaruszone próbki pierwotnych substancji powstałych w już schłodzonym dysku planetarnym.

„Asteroidy są bardzo cenne dla nas, naukowców, ponieważ zawierają zamrożoną w czasie materię, z której pierwotnie składały się Ziemia i inne planety. Badanie tych skał opowie nam dużo o warunkach w dysku, gdy planety jeszcze się formowały” – powiedział naukowiec Tim Gregory.

Dla naukowców to jedne z najcenniejszych pozostałości, jakimi dysponujemy.

„Chondryty zawierają pierwsze substancje, jakie występowały w Układzie Słonecznym. Analizując je możemy ustalić, ile lat liczy” – wyjaśnia Gregory, który specjalizuje się w ich badaniu – „Ziemia powstała z mgławicy [słonecznej], zatem nasza podróż do jej zrozumienia jest równocześnie samopoznawczą podróżą. Pozwala to nam dowiadywać się o naszym kosmicznym domu”.

Na tropie początków życia

Odkryto szereg budulców życia w asteroidach, w tym aminokwasy, z których zbudowane są białka, oraz zasady azotowe nukleotydów, z których składają się kwasy nukleinowe (DNA i RNA). W dodatku związki organiczne, takie jak węglowodory i inne cząsteczki, które są niezbędne dla powstania życia, również zostały w nich znalezione. Ustalono na przykład, że meteoryt Murchison, który spadł na Ziemię w 1969 roku, zawiera 70 różnych aminokwasów oraz inne związki organiczne, takie jak węglowodory i kwasy karboksylowe. Ponadto w niektórych planetoidach odnaleziono śladowe ilości wody. Te odkrycia sugerują, że budulce życia mogły być dostarczone na Ziemię przez komety i asteroidy oraz mogą one istnieć na innych planetach i księżycach Układu Słonecznego.

United States Department of Energy

Po prawej fragment meteorytu Murchison; w probówce wyizolowane są pojedyncze cząstki

Wspomniane odkrycia dały początek hipotezie panspermii, zgodnie z którą życie na Ziemi mogłoby dostać się na nią w postaci jednokomórkowych organizmów. O ile są one ważne, nie należy wnioskować z nich, iż życie pozaziemskie istnieje lub istniało w przeszłości, ale raczej, że składniki życia były obecne na tych asteroidach.

„Małe ciała niebieskie są przełomami. Biorą udział w wolnej i statycznej ewolucji naszego Układu Słonecznego, wpływają na atmosfery planet i szanse na powstanie życia. Ziemia jest częścią tej historii” – powiedział Jim L. Green, naukowiec NASA.

Bennu

Odkryta w 1999 roku Bennu jest małą planetoidą, która znajduje się w pobliżu Ziemi około raz na sześć lat. Prawdopodobnie oderwała się od znacznie większej, bogatej w węgiel asteroidy 700 milionów do 2 miliardów lat temu. Powstała w głównym pasie planetoid i od tego czasu zbliża się coraz bardziej w kierunku Ziemi.

Kiedy próbki powrócą na Ziemię, naukowcy będą mieli okazję, aby dowiedzieć się, dlaczego regolit Bennu jest tak luźny, a także wiele więcej. Zawartość zostanie poddana „całemu zestawowi testów”, jak mówi Dante Lauretta z Uniwersytetu Arizony – główny naukowiec misji OSIRIS-REx. Będzie analizowana w laboratoriach na czterech kontynentach pod kątem mineralogii, chemii, poszczególnych izotopów – w celu określenia wieku asteroidy – a także związków organicznych i substancji lotnych, takich jak woda, które mogą rzucić światło na to, jak Ziemia stała się zdatna do zamieszkania. Możliwe, że asteroida, taka jak Bennu, dostarczyła wodę na naszą planetę w decydującym momencie jej rozwoju.

Korekta – Matylda Kołomyjec