Il sistema solare si è formato circa 4,5 miliardi di anni fa. Numerosi frammenti che testimoniano questa prima era orbitano intorno al sole come asteroidi. Circa tre quarti di questi sono asteroidi di tipo C ricchi di carbonio, come 162173 Ryugu, che era l'obiettivo della missione giapponese Hayabusa2 nel 2018 e nel 2019. La navicella spaziale è attualmente in volo di ritorno verso la Terra. Molti scienziati, inclusi ricercatori planetari del Centro aerospaziale tedesco (Deutsches Zentrum für Luft-und Raumfahrt; DLR), studiato intensamente questo "mucchio di macerie" cosmico, " che ha un diametro di quasi 1 chilometro e può avvicinarsi alla Terra. Le immagini all'infrarosso acquisite da Hayabusa2 sono state ora pubblicate sulla rivista scientifica Natura . Mostrano che l'asteroide è costituito quasi interamente da materiale altamente poroso. Ryugu è stato formato in gran parte da frammenti di un corpo genitore che è stato frantumato dagli impatti. L'elevata porosità e la bassa resistenza meccanica associata dei frammenti di roccia che compongono Ryugu assicurano che tali corpi si rompano in numerosi frammenti quando entrano nell'atmosfera terrestre. Per questa ragione, meteoriti ricchi di carbonio si trovano molto raramente sulla Terra e l'atmosfera tende a offrire una maggiore protezione contro di loro.

Il comportamento termico rivela la densità

Questa indagine sulle proprietà globali di Ryugu conferma e integra i risultati dell'ambiente di atterraggio su Ryugu ottenuti dal lander tedesco-francese Mobile Asteroid Surface SCouT (MASCOT) durante la missione Hayabusa2. "Fragile, asteroidi altamente porosi come Ryugu sono probabilmente il collegamento nell'evoluzione della polvere cosmica in corpi celesti massicci, " afferma Matthias Grott del DLR Institute of Planetary Research, uno degli autori della corrente Natura pubblicazione. "Questo colma una lacuna nella nostra comprensione della formazione planetaria, poiché non siamo quasi mai stati in grado di rilevare tale materiale nei meteoriti trovati sulla Terra".

Nell'autunno 2018 gli scienziati che lavorano con il primo autore Tatsuaki Okada dell'agenzia spaziale giapponese JAXA hanno analizzato la temperatura superficiale dell'asteroide in diverse serie di misurazioni eseguite con il Thermal Infrared Imager (TIR) ​​a bordo di Hayabusa2. Queste misurazioni sono state effettuate nell'intervallo di lunghezze d'onda da 8 a 12 micrometri durante i cicli diurni e notturni. Nel processo, hanno scoperto che, con pochissime eccezioni, la superficie si riscalda molto rapidamente se esposta alla luce solare. "Il rapido riscaldamento dopo l'alba, da circa meno 43 gradi Celsius a più 27 gradi Celsius suggerisce che i pezzi costituenti dell'asteroide hanno sia bassa densità che alta porosità, " spiega Grott. Circa l'1% dei massi sulla superficie era più freddo e più simile ai meteoriti trovati sulla Terra. "Questi potrebbero essere frammenti più massicci dall'interno di un corpo genitore originale, oppure potrebbero provenire da altre fonti e cadere su Ryugu, " aggiunge Jörn Helbert del DLR Institute of Planetary Research, che è anche autore della corrente Natura pubblicazione.

Dai planetesimi ai pianeti

La fragile struttura porosa degli asteroidi di tipo C potrebbe essere simile a quella dei planetesimi, che si è formato nella nebulosa solare primordiale e si è accresciuto durante numerose collisioni per formare pianeti. La maggior parte della massa in collasso della nube presolare di gas e polvere si è accumulata nel giovane sole. Quando è stata raggiunta una massa critica, il processo di generazione del calore della fusione nucleare è iniziato nel suo nucleo.

La polvere rimanente, ghiaccio e gas accumulati in un disco di accrescimento rotante attorno alla stella appena formata. Per effetto della gravità, i primi embrioni planetari o planetesimi si sono formati in questo disco circa 4,5 miliardi di anni fa. I pianeti e le loro lune si sono formati da questi planetesimi dopo un periodo relativamente breve di forse solo 10 milioni di anni. Rimasero molti corpi minori, asteroidi e comete. Questi non sono stati in grado di agglomerarsi per formare ulteriori pianeti a causa di disturbi gravitazionali, in particolare quelli causati da Giove, di gran lunga il pianeta più grande e massiccio.

Però, i processi che hanno avuto luogo durante la prima storia del sistema solare non sono ancora completamente compresi. Molte teorie si basano su modelli e non sono ancora state confermate da osservazioni, in parte perché le tracce di questi primi tempi sono rare. "La ricerca sull'argomento dipende quindi principalmente dalla materia extraterrestre, che raggiunge la Terra dalle profondità del sistema solare sotto forma di meteoriti, " spiega Helbert. Contiene componenti del tempo in cui si sono formati il ​​sole e i pianeti. "Inoltre, abbiamo bisogno di missioni come Hayabusa2 per visitare i corpi minori che si sono formati durante le prime fasi del sistema solare per confermare, integrare o, con opportune osservazioni, confutare i modelli".

Una roccia come tante su Ryugu

Nell'estate del 2019, i risultati della missione lander MASCOT hanno mostrato che il suo sito di atterraggio su Ryugu era principalmente popolato da grandi, massi molto porosi e fragili. "I risultati pubblicati sono una conferma dei risultati degli studi del radiometro DLR MARA su MASCOT, " disse Matthias Grott, il Principal Investigator per MARA. "Ora è stato dimostrato che la roccia analizzata da MARA è tipica per l'intera superficie dell'asteroide. Ciò conferma anche che i frammenti dei comuni asteroidi di tipo C come Ryugu probabilmente si rompono facilmente a causa della bassa forza interna quando entrano nell'atmosfera terrestre. "

Il 3 ottobre 2018, MASCOT è atterrato su Ryugu in caduta libera a passo d'uomo. Al momento dell'atterraggio, è "rimbalzato" diversi metri più avanti prima che il pacchetto dell'esperimento di circa 10 chilogrammi si fermasse. MASCOT si muoveva in superficie con l'aiuto di un forcellone rotante. Ciò ha permesso di girare MASCOT sul lato "destro", e persino eseguire salti sulla superficie dell'asteroide a causa della bassa attrazione gravitazionale di Ryugu. In totale, MASCOT ha eseguito esperimenti su Ryugu per circa 17 ore.

Campioni dell'asteroide Ryugu in viaggio verso la Terra

Hayabusa2 ha mappato l'asteroide dall'orbita ad alta risoluzione, e successivamente ha acquisito campioni del corpo primordiale da due siti di atterraggio. Questi sono attualmente sigillati in una capsula di trasporto e stanno viaggiando verso la Terra con la navicella spaziale. La capsula dovrebbe atterrare in Australia alla fine del 2020. Finora, i ricercatori presumono che il materiale di Ryugu sia chimicamente simile a quello dei meteoriti condritici, che si trovano anche sulla Terra. I condruli sono piccoli, sfere di roccia millimetriche, che si sono formati nella nebulosa solare primordiale 4,5 miliardi di anni fa e sono considerati gli elementi costitutivi della formazione planetaria.

Finora, però, gli scienziati non possono escludere la possibilità che siano fatti di materiale ricco di carbonio, come quello trovato sulla cometa 67P/ Churyumov-Gerasimenko nell'ambito della missione Rosetta dell'ESA con il lander Philae azionato da DLR. Analisi dei campioni di Ryugu, alcuni dei quali si svolgeranno presso DLR, sono attesi con impazienza. "È proprio per questo compito e, naturalmente, per missioni future come la missione giapponese "Martian Moons eXploration" (MMX), in cui i campioni extraterrestri saranno portati sulla Terra, che noi dell'Istituto di ricerca planetaria del DLR a Berlino abbiamo iniziato a creare il Sample Analysis Laboratory (SAL) l'anno scorso, " dice Helbert. La missione MMX, a cui partecipa DLR, volerà sulle lune marziane Phobos e Deimos nel 2024 e porterà campioni dalle lune delle dimensioni di un asteroide sulla Terra nel 2029. Anche un rover mobile franco-tedesco farà parte della missione MMX.