Príbeh Vesty v spoločnosti Steina Maxa Plancka

Tmavý materiál na protoplanéte obsahuje minerál serpentín - a preto musí byť cudzieho pôvodu

Skaly rozprávajú príbeh: Pretože každý minerál sa formuje iba za určitých podmienok, poskytujú prehľad o vývoji tela, na ktorom sa nachádzajú. Vedci z Inštitútu Maxa Plancka pre výskum slnečnej sústavy začali tento príbeh vylúštiť zo záhadného temného materiálu na protoplanéte Vesta. Pomocou kamerového systému na palube vesmírnej sondy NASA Dawn bolo prvýkrát možné detegovať minerálnu zložku hadom. Tento objav ukončuje diskusiu o pôvode tmavého materiálu: Primitívne asteroidy ho museli priniesť so sebou a po dopade distribuovať na protoplanéte.

Numisia I: Kráter Numisia južne od rovníka má priemer 30 kilometrov. Záznamy kamerového systému na palube vesmírnej sondy NASA Dawn s jasným filtrom ukazujú tmavý materiál na stenách krátera aj v materiáli, ktorý sa počas nárazu vysunul.

Takzvaný tmavý materiál, ktorý sa sporadicky nachádza na povrchu protoplanéty Vesta, je jednou z jeho najneobvyklejších vlastností. Od príchodu kozmickej lode NASA Úsvit V júli 2011 materiál, ktorý absorbuje svetlo rovnako efektívne ako sadze, zamestnáva vedeckú komunitu. Z akých materiálov je vyrobená? Ako k tomu došlo? A čo odhaľuje toto jedinečné nebeské teleso, ktoré sa pripravovalo na planétu, ale uviazlo v počiatočnej fáze tohto vývoja asi pred 4,5 miliardami rokov?

Vedci Max Planck vo svojej novej štúdii odpovedajú na niektoré z týchto otázok. Našli teda silikátový hadec v tmavom materiáli, ktorý pred asi rokom a pol charakterizovali ako bohatý na uhlík. „Schopnosť identifikovať komplexné minerály okrem jednotlivých prvkov a jednoduchých zlúčenín, ako sú skupiny OH, nás posúva o ďalší rozhodujúci krok,“ hovorí Andreas Nathues z Inštitútu Maxa Plancka pre výskum slnečnej sústavy.

Ako každý minerál, aj serpentín sa tvorí iba za určitých podmienok: tlak a teplota nesmú byť príliš vysoké ani príliš nízke. Ak sú v hodinu narodenia ďalšie prvky, ako je vodík, výhodne sa tvoria ďalšie zlúčeniny. „Detekcia minerálov v tmavom materiáli nám umožňuje prístup k úplne novému typu informácií,“ hovorí Nathues. "Už sa nemusíme obmedzovať na otázku, z čoho je tento materiál vyrobený." Minerály nám hovoria, akým podmienkam prostredia bol vystavený. ““

Napríklad hadovitý nevydrží teploty nad 400 stupňov Celzia: Zlúčeniny kyslíka a vodíka obsiahnuté v minerále sa potom menia a podľa okolitých podmienok sa vytvárajú ďalšie látky. "Takže tmavý materiál nebol veľmi horúci," uzatvára výskumník Max Planck Martin Hoffmann.

Numisia II: Pomocou svojich farebných filtrov kamerový systém rozkladá odrazené svetlo na jednotlivé rozsahy vlnových dĺžok, aby boli viditeľné ďalšie rozdiely v zložení povrchu v kráteri Numisia a okolo neho. V takýchto údajoch vedci našli charakteristické odtlačky prstov minerálu serpentín.

Pretože Vesta - na rozdiel od oveľa menších asteroidov - bola horúca a tavila sa v ranom štádiu vývoja, tmavý materiál nemôže byť pôvodnou súčasťou protoplanéty. Vylúčený je aj vulkanický pôvod, ktorý je podľa niektorých vedcov podozrivý.

"Jedinou možnosťou zostávajú dopady asteroidov," hovorí Hoffmann a poukazuje na to, že niektoré primitívne meteority zvyčajne obsahujú hadovité rastliny. Považujú sa za fragmenty asteroidov bohatých na uhlík. Takéto dopady tiež museli byť relatívne nenáročné, pretože aj asteroid, ktorý dopadá vysokou rýchlosťou, by generoval nadmerne vysoké teploty.

V staršej štúdii vedci z Max Planckovho inštitútu pre výskum slnečnej sústavy vypočítali, ako sa bude tmavý materiál distribuovať v dôsledku takejto udalosti. Skutočné miesta na okraji jedného z dvoch veľkých dopadových povodí na južnej pologuli zodpovedajú týmto výpočtom.

Kľúčom k súčasným výsledkom bola nová a presnejšia analýza snímok urobených kamerovým systémom na palube kozmickej lode Úsvit prevzaté z obežných dráh okolo Vesty v období od júla 2011 do septembra 2012. Sedem farebných filtrov dokáže odfiltrovať určité rozsahy vlnových dĺžok od svetla, ktoré Vesta odráža späť do vesmíru, a tak detekovať charakteristické odtlačky prstov určitých materiálov.

"Oblasti, kde tmavý materiál vystupuje na strmých okrajoch veľkých kráterov, nie sú veľké." Niekedy sa tiahne iba niekoľko stoviek metrov jedným smerom, “vysvetľuje metrologické výzvy vedúci kamerového tímu Nathues. Nové informácie sa z údajov získali iba starostlivou rekalibráciou. Vedci použili aj namerané údaje zo spektrometra VIR na palube sondy.

Aby bolo možné hada jednoznačne identifikovať v ich údajoch z kamery, vedci v laboratóriu skúmali aj minerálne zmesi obsahujúce hada a meteority. Odtlačky prstov, ktoré tieto vzorky zanechávajú v odrazenom svetle, súhlasia so skutočnými údajmi z Vesty.

Misia Úsvit režíruje Jet Propulsion Laboratory (JPL) americkej vesmírnej agentúry NASA. JPL je divíziou Kalifornského technologického inštitútu v Pasadene. Za vedeckú časť misie zodpovedá Kalifornská univerzita v Los Angeles. Kamerový systém na palube vesmírnej sondy bol vyvinutý pod vedením Inštitútu Maxa Plancka pre výskum slnečnej sústavy v Göttingene v spolupráci s Ústavom pre planetárny výskum Nemeckého leteckého strediska (DLR) v Berlíne a Inštitútom pre dátové technológie a komunikačné siete v Braunschweigu postavený. Projekt kamery je finančne podporovaný spoločnosťami Max Planck Society, DLR a NASA/JPL.

Spektrometer VIR sprístupnila Talianska vesmírna agentúra a prevádzkuje ho Národný ústav pre astrofyziku v Ríme v spolupráci so Selexom Galileom. Nástroj bol vyrobený pod vedením Selexa Galilea.