Kometen misschien toch bron van water op Aarde?

Kometen zijn weer terug in de race als een bron van het water in onze oceanen. Waar het water op onze planeet vandaan komt, is namelijk nog altijd een mysterie. Dat zit zo: 4,6 miljard jaar geleden is onze zon ontstaan. En rond onze ster was een schijf van stof en gas. Daar zat ook water bij, maar de hitte van de jonge zon deed dat water in het binnenste deel van die stofschijf verdampen. Het water en andere vluchtige stoffen verdwenen dus. Uit dat binnenste deel is onze planeet ontstaan.

Dus hoe zijn wij dan geëindigd met een planeet met zoveel water? Om dat te onderzoeken is water van kometen onderzocht op de hoeveelheid deuterium in het water. Deuterium is een broertje van het waterstof-atoom, maar dan verzwaard met een neutron. Water met waterstof verdampt sneller dan water met deuterium (zwaar water). Dat levert een bepaalde verhouding tussen deze twee stoffen op (D/H ratio).

Van een aantal kometen weten we nu die verhouding tussen deuterium en waterstof, zoals bijvoorbeeld dankzij de Rosetta missie. Maar de verhouding komt niet overeen met dat op Aarde. En dus zijn astronomen de aandacht al aan het verleggen naar asteroïden als bron van water.

413294main_ED09-0352-01_full_full.jpg
Het SOFIA observatorium is gebouwd in een Boeing 747SP. De spiegel van de telescoop is 2,5 meter in doorsnede. Het is een samenwerkingsverband van NASA en de Duitse ruimtevaartorganisatie DLR.

Maar bij nieuwe metingen van NASA’s vliegende observatorium SOFIA (Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy) aan komeet 46P/Wirtanen, is wel een zelfde verhouding deuterium-waterstof gevonden. Dat is de derde komeet die wel overeenkomt met water op onze planeet. De eerdere twee waren: 103P/Hartley en 45P/Honda-Mrkos-Pajdušáková. Er is iets wat deze drie kometen gemeen hebben: het zijn hyperactieve kometen.

Hyperactieve kometen spuwen op een of andere manier stukken ijs in hun coma. Daar sublimeren ze pas, in plaats van op het oppervlak van de komeet, zoals bij gewone kometen. Een aantal astronomen denkt nu dat er op niet-hyperactieve kometen de verhouding deuterium-waterstof onder invloed van zonlicht op de een of andere manier verandert is. Bij hyperactieve kometen komt het ijs meer van binnen en is mogelijk nog ongewijzigd, ofwel veel meer zoals het water op Aarde.

De theorie overtuigt nog niet iedereen, maar er kunnen verdere tests in Aardse laboratoria gedaan worden. Bijvoorbeeld of de deuterium-waterstof verhouding op een of andere manier beïnvloed kan worden.

Bron:

https://www.scientificamerican.com/article/hyperactive-comets-hint-at-origins-of-earths-oceans/

 

Onderzoekers vinden water in deeltjes van asteroïde Itokawa

Hoeveel kun je leren van een paar stofdeeltjes van een asteroïde die half zo groot als de doorsnede van een menselijke haar zijn? Verrassend veel toch, zolang je ze in Aardse laboratoria kunt onderzoeken. De Japanse missie Hayabusa (voorganger van Hayabusa 2) bracht in 2010 stofdeeltjes van de asteroïde Itokawa naar Aarde. Vijf van die stofdeeltjes werden “uitgeleend” aan de Arizona State University. Wetenschappers daar hebben achterhaald dat er in twee van de deeltjes water zit.

Dit is een verrassing. Uit eerder onderzoek bleek dat Itokawa flink wat te verduren heeft gehad. Het ontstond uit puin dat vrijkwam van een botsing in de asteroïdengordel 1,4 miljard jaar na de vorming van de zon. Bij die en andere botsingen kwam veel warmte vrij. Die warmte zou water compleet hebben kunnen doen verdampen.

Maar de onderzoekers vonden water in pyroxeen kristallen. Wetenschappelijk is dit zeer interessant, want dit kan helpen bij de onopgeloste puzzel waar het water van onze oceanen vandaan komt. Het water dat gevonden is in deze deeltjes heeft dezelfde samenstelling, qua isotopen, als water op Aarde. Het team denkt dat asteroïden zoals Itokawa de helft van het water op Aarde geleverd zouden kunnen hebben.

5cc95e29570d5.jpg
De onderzoekers van Arizona State University Maitrayee Bose (links) en Ziliang Jin (rechts) bij het Nanoscale Secondary Ion Mass Spectrometer (NanoSIMS) instrument dat ze gebruikt hebben om dit onderzoek te doen. (Foto: M. Bose)

 

Bronnen:

https://asunow.asu.edu/20190501-discoveries-asu-researchers-find-water-in-asteroid-itokawa-samples

https://advances.sciencemag.org/content/5/5/eaav8106

Credits coverafbeelding: Credit: Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA), bewerkt door Z. Jin en M. Bose

Magma is misschien het antwoord op de vraag hoe de maan gevormd werd

Zelfs 50 jaar na Apollo 11 blijven er vragen over hoe de maan is ontstaan. De gangbare theorie is dat 50 miljoen jaar na de vorming van het zonnestelsel een protoplaneet ter grootte van Mars, Theia genoemd, op onze jonge planeet ingeslagen is. Als je die theorie test in een computersimulatie krijg je een maan die voornamelijk bestaat uit het materiaal van Theia. Uit 382 kilogram aan monsters die de Apollo vluchten terug brachten bleek dat de maan voornamelijk uit hetzelfde materiaal als de Aarde bestaat. Dus wat klopt er niet?

Wetenschappers uit Japan en de V.S. zeggen nu dat in de bestaande modellen een ding over het hoofd gezien is: de Aarde was in die tijd bedekt met een zee van magma, terwijl Theia al een vast object was. Na de inslag werd het magma nog meer verhit en zette het uit. Als je dat gegeven in de computersimulatie meeneemt, dan komt dat magma in een baan rond de Aarde en vormt een maan met 80% materiaal van de Aarde.

Zulke computersimulaties worden trouwens uitgevoerd in supercomputers die de trajecten van miljoenen tot miljarden deeltjes kunnen berekenen. Voor een wetenschappelijk artikel zoals deze worden bovendien vele variabelen getest om te zien of de theorie dan nog steeds stand houdt. Hierna zullen andere wetenschappers waarschijnlijk de theorie willen testen, bijvoorbeeld met monsters die met Apollo verzameld zijn.

Bron:

https://phys.org/news/2019-04-magma-key-moon-makeup.html

Credits afbeelding: Hosono, Karato, Makino en Saitoh

MESSENGER ruimtesonde vindt bewijs voor grote vaste ijzerkern van Mercurius

Mercurius lijkt soms een van de saaiere planeten in ons zonnestelsel, maar astronomen hebben er veel vragen over. Niet voor niets werd vorig jaar een nieuwe Europees-Japanse missie (BepiColombo) gestuurd naar deze planeet. Een grote vraag is wat er aan de binnenkant van Mercurius zit. NASA’s MESSENGER ruimtesonde, die tussen 2011 en 2015 in een baan rond Mercurius draaide, heeft bewijs gevonden voor een vaste ijzerkern.

Astronomen gebruikten hiervoor een truc die onlangs ook bij andere hemellichamen is ingezet: ze bestudeerden radio observaties van de ruimtesonde. Daardoor konden ze heel precies de baan van MESSENGER bepalen en afwijkingen in de zwaartekracht van Mercurius detecteren. Vooral de gegevens van het laatste jaar, toen MESSENGER in zijn laagste baan kwam, bleken erg nuttig.

Dankzij MESSENGER weten we nu dat Mercurius een vaste ijzerkern heeft van 2000 km in doorsnede, de helft van de omvang van de planeet. En dat is erg groot als je dat vergelijkt met die van de Aarde: die is 2400 km in doorsnede, maar het is slechts een derde van onze planeet.

Bronnen:

https://news.agu.org/press-release/scientists-find-evidence-mercury-has-a-solid-inner-core/

Coverafbeelding: Antonio Genova

TGO vindt weinig methaan in atmosfeer van Mars, wel een hoop waterijs onder het oppervlak.

Op de dag dat iedereen vol was van de eerste foto van de Event Horizon Telescope, was er ook nieuws over de wetenschappelijke resultaten van de Europees-Russische Trace Gas Orbiter (TGO). Het is niet gek als je het gemist hebt. Wat heeft TGO gevonden? Het wetenschappelijk team heeft veel geleerd tijdens de planeetwijde stofstorm van vorig jaar, die begon net toen TGO met metingen begon. Dit was de storm die de Opportunity rover de das om deed. TGO liet zien dat tijdens de stofstorm een proces het stof en ook water hoog de atmosfeer in blaast. Dit is misschien een manier waarop Mars water is kwijt geraakt.

TGO_watches_evolution_of_dust_storm_on_Mars.jpg
Door zonlicht door de atmosfeer van Mars te analyseren, kan TGO de samenstelling van de atmosfeer waarnemen. (Credits: ESA; spacecraft: ATG/medialab; data: A-C Vandaele et al (2019))

Grote aandacht is er voor methaan. TGO heeft er heel weinig van gevonden. Veel minder dan Curiosity in de Gale krater vond bijvoorbeeld. TGO heeft hiervoor twee instrumenten en ze komen op dezelfde lage waarden uit. Het kan betekenen dat het methaan niet altijd aanwezig is. Maar ook zou kunnen dat methaan door een of ander proces heel snel afgebroken wordt, waardoor je het alleen op de grond kunt meten.

TGO_s_search_for_methane_on_Mars.jpg
Tussen 3 en 25 km hoogte kon TGO wel wat methaan vinden, maar het was heel weinig. (Credits: ESA; spacecraft: ATG/medialab; data: O. Korablev et al (2019))

Met het FREND instrument werd waterijs onder het oppervlak in kaart gebracht. FREND is een verbeterde versie van een soortgelijk instrument waarmee Mars Odyssey in 2008 waterijs in kaart bracht. De nieuwe kaart laat zien dat er een hoop waterijs te vinden is. Dankzij het detail van de nieuwe kaart kun je bijvoorbeeld zien dat onder het poolijs en onder de bodem van de Valles Marineris kloof een groot percentage waterijs ligt.

Bronnen:

http://www.esa.int/Our_Activities/Human_and_Robotic_Exploration/Exploration/ExoMars/First_results_from_the_ExoMars_Trace_Gas_Orbiter

De persconferentie waarin de bevindingen van TGO werden medegedeeld, is hier te zien:

https://client.cntv.at/egu2019/pc7

 

Credits cover foto: ESA; spacecraft: ATG/medialab; data: I. Mitrofanov et al (2018)

Mars Express bevestigt vondst methaan door Curiosity

In juni 2013 detecteerde de Mars rover Curiosity een piek in het methaan gehalte in de atmosfeer. ESA’s Mars Express heeft deze piek nu bevestigt. Hiervoor is oude data van Mars Express’ Planetary Fourier Spectrometer (PFS) met nieuwe methoden verwerkt, zodat het methaan signaal beter zichtbaar is. Een dag nadat Curiosity zijn meting deed, kwam Mars Express over hetzelfde gebied.

De hoeveelheid gemeten methaan is heel laag. Mars Express mat 15 deeltjes per miljard (qua volume). Maar dat zou betekenen dat er die dag 46 ton methaan aanwezig was in het geobserveerde gebied van 49.000 vierkante kilometer. Tien andere observaties van Curiosity konden niet door Mars Express gedetecteerd worden. Mogelijk omdat de hoeveelheid onder de detectiegrens lag.

Mars_Express_matches_methane_spike_measured_by_Curiosity.jpg

De wetenschappers van het PFS instrument denken dat de methaan vrij gekomen is door kleine scheuren in het permafrost. In het oosten van de Gale krater, waar Curiosity is, is een gebied waar waterijs niet ver onder de oppervlakte ligt. Tijdens de zomer zou het vrij kunnen komen. Dit methaan zou nog steeds geologisch van oorsprong kunnen zijn, of restanten van door leven gemaakt methaan dat lang in of onder het ijs opgeslagen lag. De hoop is dat ESA’s Trace Gas Orbiter (TGO) meer inzicht kan geven. Deze kan methaan veel gevoeliger waarnemen. Tot nu toe vond TGO echter nog niets.

http://www.esa.int/Our_Activities/Space_Science/Mars_Express/Mars_Express_matches_methane_spike_measured_by_Curiosity

Mars Pathfinder landde op vroeger overstroomde kust

In 1997 landde de Mars Pathfinder in de uitlopers van Tiu en Ares Valles. Het had een kleine rover bij zich, Sojourner, en de missie werd op het jonge World Wide Web een instant succes bij het grotere publiek. Miljoenen wilden de foto’s zien en de NASA websites konden dat toen niet aan.

Mars_Pathfinder_rover_after_landing_on_Mars.jpg

Toen wisten we heel weinig over de geschiedenis van Mars. Maar we weten nu dat Pathfinder lande aan de kust van lang geleden opgedroogde zee. Uit nieuw onderzoek blijkt dat op de landingsplaats lang geleden meerdere overstromingen plaats vonden. Water stroomde over dit gebied vanuit zee naar een zuidelijker gelegen inlandse zee. Aan de hand van de Pathfinder beelden leren we dat de overstromingen niet zo groot waren als ze op basis van satelliet foto’s aanvankelijk ingeschat waren.

41598_2019_39632_Fig1_HTML.png
Een kaart van het gebied waar Mars Pathfinder landde

Bronnen:

http://www.psi.edu/news/pathfinderlandingsite

https://www.nature.com/articles/s41598-019-39632-1