Utilizzando le tecniche a raggi X, gli scienziati studieranno minuscoli granelli dell'asteroide 162173 Ryugu, raccolti da una missione spaziale giapponese. Imparare di più su come si è formato questo asteroide migliorerà la nostra comprensione del sistema solare, compresa la formazione della Terra.

Non è raro che gli scienziati portino oggetti interessanti per migliaia di chilometri al Laboratorio Nazionale Argonne del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti (DOE) per studiarli. Ma è giusto dire che l'ultimo di questi ad atterrare al laboratorio proveniva da molto, molto più lontano, e il loro viaggio ad Argonne è stato unico.

Un team di scienziati di Argonne è tra i pochi gruppi al mondo scelti per studiare piccoli frammenti di un asteroide. Queste particelle di polvere provenivano da 162173 Ryugu, parte di un gruppo di oggetti vicini alla Terra chiamati asteroidi Apollo. L'orbita di questo asteroide lo porta entro 60, 000 miglia, circa un quarto della distanza dalla luna, una volta ogni 16 mesi.

I frammenti sono stati raccolti da Hayabusa2, una missione gestita dall'agenzia spaziale giapponese, JAXA.

Questi frammenti di roccia sono straordinariamente piccoli:ciascuno ha un diametro di circa 200 micron, delle dimensioni di tre capelli umani. Ma portano con sé informazioni su come si sono formati questi asteroidi, e potrebbe rivelarci segreti a lungo nascosti sui primi giorni del sistema solare, compresa la Terra stessa.

Argonne Distinguished Fellow Esen Ercan Alp sta guidando il team di ricerca utilizzando i raggi X ultraluminosi dell'Advanced Photon Source (APS), un DOE Office of Science User Facility ad Argonne, per esaminare i campioni di asteroidi. Alp ei suoi colleghi hanno lavorato per anni per essere inseriti nel gruppo internazionale di scienziati che davano un primo sguardo terreno a questi frammenti.

"Questo è molto eccitante, " ha detto Alp. "Ci stiamo preparando per questo progetto per due anni. Abbiamo praticato le nostre tecniche a raggi X su campioni di meteoriti caduti sulla Terra, ma erano solo una prova per la cosa reale."

L'APS è l'unica struttura statunitense scelta per studiare questi frammenti, e secondo Alp, ciò è dovuto a una particolare tecnica a raggi X in cui lui e il suo team sono specializzati:la spettroscopia Mössbauer. Prende il nome dal fisico tedesco Rudolf Mössbauer, questa tecnica è molto sensibile a piccoli cambiamenti nella chimica dei campioni, e consente agli scienziati di determinare la composizione chimica di questi frammenti particella per particella.

È una tecnica che Argonne ha sviluppato dagli anni '60, e il laboratorio è leader mondiale nel suo utilizzo.

Dopo una prima serie di osservazioni in giugno e luglio, il team di Argonne, che include la scienziata della linea di luce Barbara Lavina (dell'Università di Chicago e Argonne) e il fisico Jiyong Zhao, ha effettuato letture di 25 punti diversi su questi frammenti utilizzando metodi di diffusione dei raggi X sulla linea di luce 3-ID-B presso l'APS. Nel mese di settembre, i frammenti torneranno ad Argonne e il team eseguirà letture più estese utilizzando le tecniche di spettroscopia Mössbauer.

Lavina, il cui background è in geologia, è particolarmente entusiasta della possibilità di studiare rocce che non sono letteralmente di questa terra e non sarebbero sopravvissute a un viaggio sulla Terra se non fossero state conservate al sicuro in una navicella spaziale. Ha notato che la tecnica utilizzata dal team è progettata per indagare da vicino lo stato del ferro in campioni come questi.

"Il ferro è tra i migliori detentori di record della storia di un rock, Lavina ha detto. "Avremo un'occasione unica per svelare un pezzo chiave del puzzle che è la formazione e l'evoluzione del nostro sistema solare".

L'emozione di essere tra i primi a vedere anche questi frammenti di asteroidi è amplificata solo dal loro fantastico viaggio dallo spazio profondo. Il solo trasferimento del modulo Hayabusa2 a 162173 Ryugu ha richiesto più di tre anni. Il modulo è atterrato sull'asteroide nel giugno 2018 e ha proceduto a rilevarlo per un anno e mezzo.

Nell'ambito di tale missione, il lander ha dispiegato un penetratore cinetico, un piccolo ordigno esplosivo che ha rotto la superficie dell'asteroide, sollevando rocce e polvere che venivano poi raccolte.

A novembre 2019, il razzo Hayabusa2 ha lasciato l'orbita dell'asteroide, e ha restituito il suo prezioso carico sulla Terra nel dicembre 2020. Sebbene quella fosse la tappa più lontana del viaggio dei frammenti verso Argonne, potrebbe non essere stato il più pericoloso, poiché otto di questi piccoli campioni sono stati inseriti in una scatola e inviati tramite Federal Express dal Giappone all'Illinois.

"Stavamo osservando le informazioni di tracciamento abbastanza da vicino, " ha scherzato Lavina, pur rilevando che i campioni sono arrivati ​​sani e salvi.

I risultati del lavoro del team Argonne sono nascosti, e non sarà rivelato fino a quando un documento non sarà preparato e pubblicato. I frammenti di asteroidi, nel frattempo, sono stati inviati in un'altra struttura scientifica, questo in Europa, dove un altro gruppo di ricerca avrà la possibilità di osservarli.

Alp e i suoi colleghi stanno aspettando una seconda opportunità per saperne di più su questi oggetti ultraterreni e per mettere in pratica le loro tecniche a raggi X ben affinate.

"È molto significativo far parte di un'impresa internazionale come questa, " Ha detto Alp. "Il nostro primo round è stato un discreto successo, ma siamo solo all'inizio".