Prove di isotopi di ossigeno provenienti da campioni di Ryugu per il primo trasporto di acqua sulla Terra da parte delle condriti CI

May 25, 2023

Nature Astronomy volume 7, pagine 29–38 (2023) Citare questo articolo

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La fornitura di acqua al Sistema Solare interno, compresa la Terra, è ancora un argomento dibattuto. Un ruolo preferenziale degli asteroidi idratati in questo processo è supportato dalle misurazioni isotopiche. I meteoriti di condrite carboniosa (CC) rappresentano la nostra principale fonte di informazioni su questi asteroidi ricchi di volatili. Tuttavia, la distruzione dei materiali più deboli durante l’ingresso nell’atmosfera crea una distorsione nei nostri dati CC. Il ritorno dei materiali di superficie dell’asteroide di tipo C 162173 Ryugu da parte della navicella spaziale Hayabusa2 offre un’opportunità unica per studiare materiali primitivi ad alta porosità e bassa densità, non rappresentati nella documentazione dei meteoriti. Abbiamo misurato la composizione isotopica dell'ossigeno in massa da quattro particelle Ryugu e abbiamo dimostrato che assomigliano molto alle rare condriti CI (tipo CC Ivuna), ma con alcune differenze che attribuiamo alla contaminazione terrestre dei meteoriti CI. Suggeriamo che il materiale correlato al CI sia diffuso tra gli asteroidi carboniosi e una fonte più importante di acqua terrestre e altri volatili rispetto a quanto indica la sua presenza limitata nella nostra raccolta meteoritica.

Tra giugno 2018 e novembre 2019, la navicella spaziale JAXA Hayabusa2 ha effettuato osservazioni spettroscopiche e misurazioni dettagliate dell’asteroide di tipo C 162173 Ryugu. Il materiale proveniente da due diverse posizioni dell'asteroide è stato raccolto e restituito alla Terra il 6 dicembre 2020 (rif. 1). Un campione è stato conservato nella Camera A della capsula di ritorno e l'altro, raccolto vicino a un cratere formato da un dispositivo di simulazione, è stato conservato nella Camera C. I dati spettroscopici nel vicino IR ottenuti durante le osservazioni orbitali dell'asteroide Ryugu hanno indicato che era composto di materiale " simili a meteoriti di condrite carboniosa sottoposti a metamorfizzazione termica e/o shock" (rif. 2,3), con una potenziale corrispondenza con le condriti CY (tipo Yamato)4. In contrasto con questa interpretazione, gli studi iniziali di curation presso la struttura JAXA ISAS hanno suggerito che i campioni restituiti erano "molto simili alle condriti CI" (rif. 1). Queste classificazioni contraddittorie possono essere risolte solo mediante studi dettagliati di caratterizzazione delle particelle Ryugu. In particolare, l’analisi degli isotopi dell’ossigeno ad alta precisione è ampiamente riconosciuta come la tecnica più potente per stabilire le interrelazioni tra singoli campioni e gruppi di meteoriti ben caratterizzati. I risultati qui presentati forniscono una solida base per valutare la relazione tra i campioni di Ryugu e l’inventario dei meteoriti di condrite carboniosa (CC).

Sottocampioni di quattro distinte particelle Ryugu sono stati analizzati per le loro composizioni isotopiche di ossigeno in massa mediante fluorurazione laser, utilizzando una tecnica "single-shot"5,6 (Metodi). Tre dei quattro campioni analizzati provenivano dalla Camera C (C0014,21; C0068,21; C0087,2) e uno dalla Camera A (A0098,2). Le tecniche di trasporto, caricamento e analisi dei campioni utilizzate in questo studio hanno garantito che in nessun momento le particelle fossero esposte alla contaminazione atmosferica (Metodi).

Le quattro particelle da cui è stato estratto il materiale analizzato sono costituite prevalentemente da fillosilicati a grana fine e grossolana, variabili tra circa il 64 e l'88% in volume (rif. 7) (Fig. 1a,b). Silicati anidri (olivina e pirosseno) non sono stati osservati in nessuna di queste quattro particelle, ma sono stati identificati rari esempi in altre particelle Ryugu8,9. I fillosilicati comprendono una crescita inter-serpentina-saponitica e hanno composizioni sfuse che si sovrappongono completamente a quelle trovate in CIs7. I minerali carbonatici, principalmente dolomite, con minori quantità di carbonato di calcio e breunnerite, sono presenti in quantità molto variabili (da circa 2 a 21 vol%)7. All'interno della matrice ricca di fillosilicato sono presenti anche magnetite (da circa 3,6 a 6,8 vol%), come framboidi, placchette e aggregati sferici, e minerali solforati (da circa 2,4 a 5,6 vol%) all'interno della matrice ricca di fillosilicato (Fig. 1a,b)7,9. Le particelle di Ryugu hanno un'elevata porosità media del 41% e di conseguenza una bassa densità media di 1.528 ± 242 kg m−3, paragonabile a quella della condrite CI Orgueil o del meteorite primitivo non raggruppato Tagish Lake9.