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

Ooit blijkt het water op de maan verdampt te zijn, maar waardoor is niet duidelijk

Een grote onbeantwoorde vraag in de astronomie is “waar komt het water op Aarde vandaan?” Eerst dachten we dat het van kometen kwam, want die bestaan voor een groot deel uit waterijs. Maar de Rosetta missie liet zien (m.b.v. het deuterium gehalte) dat dat niet de bron was. Asteroïden waren de tweede kandidaat. We hebben inmiddels waterrijke asteroïden gevonden, zoals Bennu, waar NASA’s OSIRIS-REx missie om draait.

Stel dat water van asteroïden afkomstig is, kwam dat dan voor of na de vorming van de maan op Aarde? De maan is waarschijnlijk ontstaan enkele tientallen miljoenen jaren na de inslag van een protoplaneet ter grootte van Mars (Theia genaamd) op de jonge Aarde. Als het water voor deze botsing bestond, dan moet je dit in gesteente van zowel de Aarde als de maan vinden. Uit onderzoek naar kleine hoeveelheden zuurstof en stikstof in maangesteente blijkt dat dit het geval te zijn. Wat leidt naar de volgende vraag: waar is het water op de maan dan gebleven?

onstaan_maan.PNG
Een tekening hoe de maan ontstaan zou kunnen zijn.

Even voor de goede orde: we hadden geen oceanen op de maan verwacht. Door gebrek aan een atmosfeer en magnetisch veld, zou die allang verdampt zijn. Maar we hadden wel veel meer water verwacht dat ingesloten raakte in gesteente. Maar het gesteente wat door Apollo meegebracht werd, is kurkdroog te noemen.

In een Europees wetenschappelijk project genaamd PRISTINE, is met grote nauwkeurigheid gekeken naar isotopen van zwaardere elementen. Waarom? Er zit zelfs zo weinig water in maangesteente, dat er lastig nauwkeurige metingen mee gedaan kunnen worden. In plaats daarvan onderzoek gedaan hebben naar relatief vluchtige stoffen als zink en kalium, die bij voldoende verhitting (denk lava) verdampen. Wat blijkt? In maangesteente bevinden zich naar verhouding meer zwaardere isotopen van deze elementen dan in Aards gesteente. Dat wijst erop dat vluchtige stoffen, zoals water, kalium en zink, in de geschiedenis van de maan in grote mate zijn verdampt (de lichtere elementen en isotopen het eerst).

Aan de hand van de isotopen kan een inschatting gedaan worden bij welke temperatuur water op de maan verdampt is. Men komt uit op 1.200 graden Celsius. Dat is veel lager dan de temperaturen die je kunt verwachten bij grote inslagen. Dus de oorzaak moet ergens anders gezocht worden. Bovendien heeft een ander wetenschappelijk team onderzoek gedaan naar monsters van Apollo 17, specifiek de laag die ontstaan is bij meteorietinslagen. En daarbij blijkt de isotopenverhouding niet verandert te zijn. Het totale onderzoek moet nog gepubliceerd worden.

We zijn dus weer een stapje dichter bij het antwoord op de vraag waar onze oceanen vandaan komen, maar het levert weer nieuwe mysteries op.

Bron:

https://horizon-magazine.eu/article/moon-s-water-where-did-it-come-and-where-did-it-all-go.html

Asteroïde Bennu bevat water.

De asteroïde Bennu bevat water. Dat heeft de OSIRIS-REx missie gevonden met zijn spectrometer in zichtbaar en infrarood licht en met het instrument dat warmte emissie in beeld brengt. Ook zijn eenvoudige organische stoffen gevonden. OSIRIS-REx gaat een monster van Bennu terug naar Aarde brengen en dit is heel interessant materiaal. Mogelijk uit het begin van het zonnestelsel.

Eerder vondt de Japanse missie Hayabusa-2 dat zijn doelwit, de asteroïde Ryugu, kurkdroog was.
https://www.nasa.gov/press-release/nasa-s-newly-arrived-osiris-rex-spacecraft-already-discovers-water-on-asteroid

Water van Saturnus’ ringen en manen lijkt op dat van Aarde.

De Cassini missie heeft meer dan een jaar na het einde alsnog voor een verrassing gezorgd: water in de ringen van Saturnus en veruit de meeste manen, lijkt op water op Aarde. Wanneer wetenschappers water of waterijs van verschillende hemellichamen vergelijken, kijken ze naar de verhouding deuterium en waterstof. Deuterium is een isotoop van waterstof en komt niet zo heel veel voor. We dachten dat Aards water van kometen kwam, maar toen liet de Rosetta missie zien dat de deuterium/waterstof verhouding van het ijs er niet op lijkt. Nu zijn we nog steeds op zoek naar de bron van onze oceanen.

Saturnus is in ieder geval niet de plek waar hetzelfde water als dat op Aarde verwacht werd. In het gebied van de “buiten-planeten” is het kouder en hadden wetenschappers een veel hogere deuterium/waterstof verhouding verwacht. Maar de Cassini missie heeft laten zien dat de deuterium/waterstof verhouding vergelijkbaar is. Dat waterijs bij Saturnus lijkt op Aards water is onverwacht.

Er was een maan van Saturnus die trouwens sterk afweek van de rest: Phoebe. Niet alleen de deuterium/waterstof verhouding was veel hoger, ook de verhouding tussen het koolstof-13 isotoop en koolstof-12 week af. Dit wijst er op dat Phoebe ver van buiten komt. Misschien de Kuiper gordel, misschien zelfs verder.

Maar waarom wordt deze ontdekking nu pas gemaakt? Cassini vloog al in 2004 langs Phoebe en heeft 13 jaar onderzoek gedaan aan Saturnus, de ringen en manen. Dat komt omdat wetenschappers dit jaar de kalibratie van het Visual and Infrared Mapping Spectrometer (VIMS) instrument, waar deze metingen gemaakt zijn, hebben verbeterd. Hierdoor kon de nauwkeurigheid van de eerder gemaakte metingen verbeteren.

Bron:
http://www.psi.edu/news/phoebewater

Toch geen zout water op oppervlak van Mars gedetecteerd.

Bij nader inzien heeft de Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) op Mars geen vloeibaar water aan de oppervlakte gezien. In 2015 werd deze vondst groots aangekondigd. MRO had perchloraat gevonden in de donkere strepen in kraters, die leken of er water naar beneden had gelopen. Water met perchloraat kan op Mars vloeibaar zijn. Maar nieuw onderzoek toont aan de vondst van perchloraat in deze strepen op een fout in de gegevensverwerking berust.

De camera van MRO waarmee de waarnemingen gemaakt zijn, de Compact Reconnaissance Imaging Spectrometer for Mars (CRISM), werkt heel goed, maar niet perfect. Soms, als de camera van een donker naar licht gebied gaat, zorgt een kleine vertraging ervoor, dat sommige pixels net langer licht aangeven, terwijl dat er niet was. In het spectrum wordt dan een extra piek gezien. Daarvan waren de wetenschappers op de hoogte, en ze hadden methode om die pieken uit de gegevens te verwijderen. Het blijkt dat in 0,05% van de gevallen het er voor zorgde dat perchloraat gedetecteerd werd waar het er niet was.

De wetenschappers kwamen er achter toen ze perchloraat overal op Mars vonden, ook op plaatsen waar het geologisch niet kon kloppen. Het betekent niet dat er geen perchloraat in de bodem van Mars zit, maar dat het moeilijker is om het goed te detecteren.
https://www.sciencenews.org/article/mars-reconnaissance-orbiter-glitch-liquid-water