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Organics auf Ceres können häufiger als ursprünglich vorhanden sein habe gedacht

Organics auf Ceres können häufiger als ursprünglich vorhanden sein habe gedacht

NASA / Rendering von Hannah Kaplan

Letztes Jahr kündigten Wissenschaftler der NASA-Mission Dawn den Nachweis von organischem Material an – auf Kohlenstoff basierende Verbindungen, die lebensnotwendige Komponenten sind -, die in Flecken auf der Oberfläche des Planeten freiliegen Zwergplanet Ceres . Nun, eine neue Analyse der Dawn-Daten von Brown University Forscher schlägt vor, dass diese Patches eine viel höhere Fülle an organischen enthalten als ursprünglich angenommen.

Die Ergebnisse, kürzlich veröffentlicht in Geophysikalische Forschungsbriefe , werfen faszinierende Fragen darüber auf, wie diese organischen Stoffe an die Oberfläche von Ceres gelangen, und die in der neuen Studie verwendeten Methoden könnten auch eine Vorlage für die Interpretation von Daten für zukünftige Missionen sein, sagen die Forscher.

“Was dieses Papier zeigt, ist, dass Sie wirklich unterschiedliche Ergebnisse erzielen können, abhängig von der Art des organischen Materials, mit dem Sie die Ceres-Daten vergleichen und interpretieren”, sagt Hannah Kaplan, Postdoktorandin am Southwest Research Institute, die die Forschung leitete ihr Ph.D. bei Braun. “Das ist nicht nur für Ceres wichtig, sondern auch für Missionen, die bald Asteroiden erforschen werden, die auch organisches Material enthalten können.”

Organische Moleküle sind die Chemikalie Bausteine ​​für das Leben . Ihre Entdeckung auf Ceres bedeutet nicht, dass das Leben dort existiert oder jemals dort existiert hat; Nicht-biologische Prozesse können auch organische Moleküle entstehen lassen. Aber weil das Leben, wie wir es kennen, ohne organisches Material nicht existieren kann, interessieren sich Wissenschaftler dafür, wie es durch das Sonnensystem verteilt wird. Die Anwesenheit von organischem Material auf Ceres eröffnet faszinierende Möglichkeiten, insbesondere weil der Zwergplanet auch reich an Wassereis ist und Wasser ein weiterer notwendiger Bestandteil des Lebens ist.

Die ursprüngliche Entdeckung von Organen auf Ceres erfolgte mit dem Visible and Infrared (VIR) -Spektrometer auf der Raumsonde Dawn, die 2015 in den Orbit um den Zwergplaneten eintrat. Durch Analyse der Muster, in denen das Sonnenlicht mit der Oberfläche interagiert – genau betrachtet Wellenlängen werden reflektiert und absorbiert – Wissenschaftler können sich ein Bild davon machen, welche Verbindungen auf Ceres vorhanden sind. Das VIR-Instrument nahm ein Signal auf, das mit organischen Molekülen in der Region des Ernutet-Kraters auf der nördlichen Hemisphäre von Ceres übereinstimmt.

Um eine erste Vorstellung davon zu bekommen, wie reich diese Verbindungen sind, verglich das ursprüngliche Forscherteam die VIR-Daten von Ceres mit Laborreflexionsspektren von auf der Erde gebildetem organischem Material. Basierend auf diesem Standard folgerten die Forscher, dass zwischen sechs und zehn Prozent der spektralen Signatur, die sie auf Ceres nachweisen konnten, durch organische Substanzen erklärt werden können.

Aber für diese neue Forschung wollten Kaplan und ihre Kollegen diese Daten mit einem anderen Standard überprüfen. Anstatt sich auf Erdgesteine ​​zu verlassen, um die Daten zu interpretieren, wandte sich das Team einer außerirdischen Quelle zu: Meteoriten. Einige Meteorite – Brocken von kohlenstoffhaltigem Chondrit, die auf die Erde gefallen sind, nachdem sie von primitiven Asteroiden ausgestoßen wurden – enthalten organisches Material, das sich leicht von dem unterscheidet, was auf unserem eigenen Planeten gefunden wird. Und Kaplans Arbeiten zeigen, dass das spektrale Reflexionsvermögen der extraterrestrischen organischen Materie sich von dem der irdischen Gegenstücke unterscheidet.

“Was wir finden, ist, dass, wenn wir die Ceres-Daten mit extraterrestrischen organischen Stoffen modellieren, die vielleicht ein passenderes Analogon sind als die auf der Erde, dann brauchen wir viel mehr organische Materie auf Ceres, um die Stärke der spektralen Absorption zu erklären dort «, sagte Kaplan. “Wir schätzen, dass 40 bis 50 Prozent des spektralen Signals, das wir auf Ceres sehen, durch organische Substanzen erklärt werden. Das ist ein großer Unterschied im Vergleich zu den vorher gemeldeten sechs bis zehn Prozent, basierend auf terrestrischen organischen Verbindungen. ”

Wenn die Konzentration von organischen Stoffen auf Ceres tatsächlich so hoch ist, wirft das eine Menge neuer Fragen über die Quelle dieses Materials auf. Es gibt zwei konkurrierende Möglichkeiten, woher Ceres ‘organische Stoffe stammen könnten. Sie könnten intern auf Ceres produziert und dann an der Oberfläche exponiert worden sein, oder sie könnten durch einen Aufprall eines organisch reichen Kometen oder Asteroiden an die Oberfläche abgegeben worden sein.

Diese neue Studie legt nahe, dass, wenn die organischen Stoffe geliefert würden, die potentiellen hohen Konzentrationen der organischen Stoffe eher mit dem Einfluss eines Kometen als eines Asteroiden übereinstimmen würden. Es ist bekannt, dass Kometen im Vergleich zu primitiven Asteroiden eine signifikant höhere innere Häufigkeit von organischen Stoffen aufweisen, was möglicherweise der 40- bis 50-Prozent-Zahl ähnlich ist, die diese Studie für diese Stellen auf Ceres nahelegt. Die Hitze eines Aufpralls würde jedoch wahrscheinlich eine beträchtliche Menge an organischen Stoffen eines Kometen zerstören, so dass die Frage, ob solch hohe Abundanzen sogar durch einen Kometeneinschlag erklärt werden könnten, unklar bleibt, sagen die Forscher.

Die alternative Erklärung, dass sich die organischen Substanzen direkt auf Ceres gebildet haben, wirft auch Fragen auf. Der Nachweis von organischen Stoffen war bislang auf kleine Flecken auf der nördlichen Hemisphäre von Ceres beschränkt. Solche hohen Konzentrationen in so kleinen Bereichen erfordern eine Erklärung.

“Wenn die organischen Stoffe auf Ceres hergestellt werden, dann brauchen Sie wahrscheinlich immer noch einen Mechanismus, um es an diesen spezifischen Orten zu konzentrieren oder zumindest an diesen Stellen zu konservieren”, sagte Ralph Milliken, ein außerordentlicher Professor in Browns Department of Earth, Environmental and Planetary Wissenschaften und ein Co-Autor der Studie. “Es ist nicht klar, was dieser Mechanismus sein könnte. Ceres ist eindeutig ein faszinierendes Objekt, und das Verständnis der Geschichte und Herkunft von organischen Stoffen an diesen Stellen und anderswo auf Ceres wird wahrscheinlich zukünftige Missionen erfordern, die Proben analysieren oder zurückgeben können. ”

Die Forscher hoffen, dass diese Studie hilfreich sein wird, bevorstehende Probenrückführungen zu erdnahen Asteroiden, von denen angenommen wird, dass sie wasserhaltige Minerale und organische Verbindungen enthalten, zu informieren. Das japanische Raumschiff Hayabusa2 soll in einigen Wochen den Asteroiden Ryugu erreichen, und die NASA-Mission OSIRIS-REx soll im August den Asteroiden Bennu erreichen. Kaplan ist derzeit Mitglied des wissenschaftlichen Teams der OSIRIS-REx-Mission.

“Ich denke, dass die Arbeit dieser Studie, die neue Labormessungen wichtiger Komponenten von primitiven Meteoriten beinhaltete, einen Rahmen dafür liefern könnte, wie man Daten von Asteroiden besser interpretieren und Verbindungen zwischen Raumfahrzeugbeobachtungen und Proben in unserer Meteoritensammlung herstellen kann”, Kaplan sagte. “Als neues Mitglied des OSIRIS-REx-Teams interessiert mich besonders, wie sich das auf unsere Mission auswirken könnte.”

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