Vzácný vesmírný prach odhaluje spojení mezi velmi odlišnými asteroidy

Vědci studující asteroidy zjistili, že dva zdánlivě nesouvisející typy sdílejí podivný prašný povlak z troilitu. Použitím polarizace světla namísto tradičních spekter Joe Masiero odhalil důkazy o tom, že tyto vesmírné horniny mohly pocházet ze stejných starověkých mateřských těles, a nabídl tak nový pohled do chaotické minulosti rané Sluneční soustavy.

Počátky Sluneční soustavy
Asi před 4,6 miliardami let se Sluneční soustava zformovala z obrovského disku plynu a prachu obklopujícího Slunce. Asteroidy, které se dochovaly dodnes, patří k nejúplnějším pozůstatkům této chaotické éry, srovnatelné s odpadky a náhradními díly zanechanými na staveništi. Analýzou jejich tvarů, povrchů a chemického složení mohou vědci odhalit vodítka o tom, jaké podmínky panovaly v době, kdy se Sluneční soustava začala formovat.

Aby vědci lépe porozuměli těmto skalním zbytkům, třídí asteroidy do skupin na základě společných znaků. Nová studie v časopise The Planetary Science Journal, kterou vedl Joe Masiero z IPAC, předkládá důkazy o tom, že dva velmi odlišné typy asteroidů mohly projít stejnou bouřlivou historií. „Asteroidy nám nabízejí možnost podívat se na to, co se dělo v rané Sluneční soustavě, jako na zmrazený snímek podmínek, které existovaly v době, kdy se formovaly první pevné objekty,“ řekl Masiero.

Vzácný „otisk prstu“ ve vesmírných horninách
Na základě dat z observatoře Palomar Observatory Caltech Joe Masiero a jeho tým zkoumali dva typy asteroidů: jeden složený převážně z kovů a druhý složený převážně z křemičitanů a dalších minerálů. Navzdory jejich kontrastnímu složení byly u obou zjištěny stejné neobvyklé prašné vrstvy ze železa a síry, látky známé jako troilit.

„Troilit je velmi vzácný, takže ho můžeme použít jako otisk prstu, který tyto dva různé typy objektů vzájemně spojuje,“ řekl Masiero.

Spektra a klasifikace asteroidů
Asteroidy se dělí do různých tříd na základě spektra světla odraženého od jejich povrchu, což je označeno písmeny jako M, K, C a dalšími. Spektra mohou ukazovat přítomnost uhlíku, silikátů nebo kovů v regolitu neboli povrchové nečistotě asteroidu.

V této studii se Masiero zabýval asteroidy typu M a K. Asteroidy typu M jsou bohaté na kovy, zatímco asteroidy typu K jsou složeny z křemičitanů a dalších materiálů a předpokládá se, že souvisejí s dávnou srážkou obrovských asteroidů. Asi 95 procent zemské kůry a pláště tvoří křemičitany. Stejné materiály na asteroidech se však mohou jevit odlišně v závislosti na tvaru asteroidu, velikosti regolitu (prach, oblázky, balvany) a fázovém úhlu asteroidu vzhledem ke Slunci.

Asteroidy ve Sluneční soustavě se neustále pohybují: obíhají kolem Slunce a otáčejí se kolem své vlastní osy, a proto, stejně jako má Měsíc fáze, mají je i asteroidy. Fázový úhel je úhel mezi Sluncem, asteroidem a Zemí.

„Zatímco spektra naznačují, že na povrchu těchto objektů jsou různé minerály, snažíme se zjistit, jak moc se tato tělesa liší,“ řekl Masiero. „Chceme vrátit čas zpět do doby, kdy se tyto objekty zformovaly a zjistit, za jakých podmínek se formovaly v rané Sluneční soustavě.“

Zkoumání asteroidů pomocí polarizace
Masiero se při studiu asteroidů zaměřil na polarizaci, zejména v blízké infračervené oblasti světla. Měřením polarizace odraženého světla na asteroidech typu M a K, které studoval, Masiero ukazuje, že tyto dvě dříve oddělené spektrální třídy asteroidů mohou být ve skutečnosti propojeny složením svého povrchu.

Polarizace popisuje směr vln, které tvoří světlo, podobně jako jas udává počet fotonů nebo barva vlnovou délku. Různé povrchové minerály mají při odrážení světla různé polarizační odezvy, stejně jako mohou mít různé barvy.

Změny fázového úhlu asteroidu mohou významně ovlivnit polarizaci a tato odezva je výsledkem rozmanitosti materiálů na povrchu. Masiero využil způsob, jakým se stupeň polarizace mění s fázovým úhlem, k prozkoumání složení povrchů asteroidů. Tato technika umožňuje zkoumat složení, i když minerály nevykazují žádnou barvu ani spektrální odezvu.

„Polarizace nám dává vhled do minerálů v asteroidech, který nemůžeme získat pouze z toho, jak dobře asteroid odráží sluneční světlo, nebo jak vypadá spektrum odraženého světla,“ řekl Masiero. „Polarizace vám dává třetí osu, která umožňuje klást otázky o mineralogii povrchu, která je nezávislá na jasu nebo spektrálních informacích.“

Na připojeném obrázku je elektrické pole (žlutě) vertikálně polarizované. Představte si, že hodíte frisbee na laťkový plot. V jedné orientaci proletí, v jiné se odrazí. Je to podobné, jako když sluneční brýle eliminují oslnění absorpcí polarizované části světla.

Odhalování tajemství na Palomaru
Masiero použil přístroj WIRC+Pol na observatoři Palomar Caltech v horách nad San Diegem v Kalifornii.

„Palomar je úžasné zařízení. Je skvělé komunikovat s pozorovacím týmem; operátoři dalekohledů a podpůrní astronomové jsou opravdu nápomocní a zajišťují, abyste získali co nejlepší data,“ řekl Masiero. „Pro data infračervené polarizace, která jsem potřeboval, neexistuje žádný jiný přístroj, který by se dostal tak hluboko. Toto je jedinečný přínos Palomaru.“

Sledování společného původu
Po studiích polarizace Masiero došel k závěru, že asteroidy typu M i K sdílejí stejný prašný povrch z troilitu, což je materiál ze sulfidu železa.

Masiero tvrdí, že důkazy o troilitu jsou známkou toho, že tyto dva typy asteroidů ve skutečnosti pocházejí z podobných typů původních, větších objektů, které se později rozpadly a vytvořily asteroidy, které vidíme dnes.

Rozdílné celkové složení asteroidů lze spojit s různými vrstvami uvnitř velkých původních objektů. Stejně jako Země má jádro, plášť a kůru z různých materiálů, i tyto typy asteroidů by mohly pocházet z různých vrstev.

Prach tvořený troilitem mohl být hojně přítomen na původním objektu před jeho rozpadem, nebo to mohl být oblak prachu, který po rozpadu vše zakryl, ale jeho kořeny jsou stále neznámé.

„Nemůžete jít a roztrhat Zemi, abyste viděli, co je uvnitř, ale můžete se podívat na asteroidy – zbytky a kousky, nevyužité komponenty z formování Sluneční soustavy – a použít je k pochopení, jak byly naše planety postaveny,“ řekl Masiero.

Zdroj: https://scitechdaily.com/rare-space-dust-reveals-a-shocking-link-between-very-different-asteroids/ a https://www.ipac.caltech.edu/news/two-different-types-of-asteroids-may-actually-share-same-origin-story

autor: František Martinek