Asteroida Ryugu i meteoryty jako zapis wczesnej historii Układu Słonecznego
Zdaniem naukowców asteroida Ryugu oraz część meteorytów węglistych mogą wywodzić się z podobnego źródła, związanego z najwcześniejszym okresem istnienia Układu Słonecznego. Obiekty te należą do grupy materiałów określanych jako prymitywne. Ich skład chemiczny w dużej mierze odzwierciedla bowiem właściwości materii z tamtego czasu. Po uformowaniu się skały te przez długi okres pozostawały jednak w kontakcie z wodą. Zachodzące wówczas reakcje zmieniały pierwotne minerały i prowadziły do powstawania kolejnych.
Oddziaływanie wody może powodować rozpuszczanie niektórych pierwiastków obecnych w skałach, a następnie ich przemieszczanie. W ten sposób zmienia się pierwotny skład materiału. Pomimo tych procesów badane próbki nadal wykazują cechy chemiczne typowe dla początków Układu Słonecznego. Ustalenie, dlaczego długotrwałe reakcje z wodą nie pozbawiły ich tych właściwości, od dawna stanowiło problem badawczy.
Aby lepiej poznać to zjawisko, zespół z Kanazawa University i The University of Tokyo przeprowadził szczegółową analizę próbek pochodzących z asteroidy Ryugu oraz meteorytów węglistych. W badaniach wykorzystano promieniowanie rentgenowskie. Dzięki temu rozpoznano obecność składnika, którego wcześniej nie wykrywano, a który może mieć znaczenie dla wyjaśnienia obserwowanego zjawiska. Rezultaty pracy opublikowano w czasopiśmie „Communications Earth & Environment”.
Nieznany wcześniej składnik próbek z Ryugu
Dotychczas przyjmowano, że reakcje pierwotnych meteorytów węglistych z wodą prowadziły głównie do powstawania serpentynu i saponitu. Najnowsze analizy wykazały jednak, że zarówno w materiale pobranym z Ryugu, jak i w meteorytach węglistych często występuje także inna substancja. Jej właściwości odpowiadają słabo krystalicznemu uwodnionemu krzemianowi magnezu (magnesium silicate hydrate, M-S-H), który wcześniej pozostawał nierozpoznany.
Uwodniony krzemian magnezu a zachowanie pierwotnego składu skał
Badacze zwracają uwagę na szczególną cechę M-S-H. Substancja ta może występować przy znacznie różniących się proporcjach magnezu i krzemu. Może to dostarczyć wskazówek dotyczących przebiegu reakcji między skałami a wodą oraz wyjaśnić, jak pierwotne różnice chemiczne w obrębie asteroid macierzystych mogły przetrwać te przemiany.
Zwykle materiały o odmiennym składzie chemicznym potrzebują różnych warunków, aby zachować stabilność w środowisku wodnym. Wyniki eksperymentów laboratoryjnych oraz wcześniejsze analizy rozpuszczalności M-S-H wskazują jednak, że związek ten może powstawać przy różnych stosunkach magnezu do krzemu, nawet gdy warunki są zbliżone. Według przypuszczeń naukowców serpentyn i saponit mogły początkowo wykształcić się właśnie z tej substancji, a dopiero w późniejszym etapie przekształcić w minerały o bardziej regularnej strukturze krystalicznej.
Rozpoznanie M-S-H może zatem pomóc ustalić, w jaki sposób skały kosmiczne przechodziły intensywne przemiany pod wpływem wody, nie tracąc przy tym pierwotnego zróżnicowania chemicznego. Dzięki temu, mimo zachodzących reakcji, zachowały one właściwości charakterystyczne dla materii pochodzącej z początków Układu Słonecznego.
Mariusz Drzewiecki
