Ett internationellt team av planetforskare ledda av astronomer vid AOP har hittat en asteroid som släpar efter Mars med en sammansättning som mycket liknar månens. Asteroiden kan vara ett gammalt skräp, går tillbaka till de gigantiska nedslagen som bildade månen och de andra steniga planeterna i vårt solsystem som Mars och jorden. Forskningen, som publicerades i tidskriften Ikaros , har också implikationer för att hitta sådana urobjekt associerade med vår egen planet.

Trojaner är en klass av asteroider som följer planeterna i deras banor som en flock får kan följa en herde, fångade i gravitations "säkra tillflyktsorter" 60 grader framför, och bakom, planeten (Figur 1). De är av stort intresse för forskare eftersom de representerar överblivet material från solsystemets bildande och tidiga utveckling. Flera tusentals av dessa trojaner finns längs den jättelika planeten Jupiters omloppsbana. Närmare solen, astronomer har hittills bara upptäckt en handfull trojaner från Mars, planeten granne med jorden.

Ett team med forskare från Italien, Bulgarien och USA och under ledning av Armagh Observatory and Planetarium (AOP) i Nordirland har studerat Mars trojaner för att förstå vad de berättar om den tidiga historien om de inre världarna i vårt solsystem – de så kallade markplaneterna —men också för att informera sökningar efter jordens trojaner. Ironiskt, det är mycket lättare att hitta trojaner från Mars än för vår egen planet eftersom dessa jordtrojaner, om de finns, sitta alltid nära solen på himlen där det är svårt att rikta ett teleskop. En jordtrojan, heter 2010 TK7, hittades för ett decennium sedan av NASA:s rymdteleskop WISE, men datormodellering visade att det är en tillfällig besökare från bältet av asteroider mellan Mars och Jupiter snarare än en relik planetesimal från jordens formation.

För att ta reda på sammansättningen av Mars Trojans, laget använde X-SHOOTER, en spektrograf monterad på European Southern Observatory 8-m Very Large Telescope (VLT) i Chile. X-SHOOTER tittar på hur asteroidens yta reflekterar solljus i olika färger – dess reflektansspektrum. Genom att utföra en spektral jämförelse med andra solsystemkroppar med känd sammansättning, en process som kallas taxonomi, teamet hoppades kunna avgöra om denna asteroid är gjord av material som liknar stenplaneterna som jorden, eller om det är en bit kol- och vattenrik materia som är typisk för det yttre solsystemet bortom Jupiter.

En av trojanerna som teamet tittade på var asteroiden (101429) 1998 VF31. Befintliga färgdata om objektet antydde en sammansättning som liknar en vanlig klass av meteoriter som kallas vanliga kondriter. VLT:s ljusinsamlingskraft gjorde det möjligt att samla in data av högre kvalitet om denna asteroid än någonsin tidigare. Genom att kombinera dessa nya mätningar med data som tidigare erhållits vid NASA:s Infrared Telescope Facility på Hawaii, teamet försökte sedan klassificera 101429. De fann att spektrumet inte passade bra med någon speciell typ av meteorit eller asteroid och, som ett resultat, utökade sin analys till att omfatta spektra från andra typer av ytor.

Till deras förvåning, de fann (Figur 2) att den bästa spektralmatchningen inte var med andra små kroppar utan med vår närmaste granne, månen. Som Dr Galin Borisov, en PDRA vid AOP som var djupt involverad i spektralanalysen förklarar:"Många av de spektra vi har för asteroider skiljer sig inte särskilt mycket från månen, men när man tittar noga finns det viktiga skillnader, till exempel formen och djupet av bredspektrala absorptioner vid våglängder på 1 och 2 mikron. Dock, Spektrumet för denna speciella asteroid verkar nästan vara en dödsignal för delar av månen där det finns exponerad berggrund som kraterinteriörer och berg."

Var kan ett så ovanligt föremål ha kommit ifrån? En möjlighet är att 101429 bara är ytterligare en asteroid, liknar kanske vanliga kondritmeteoriter, som fick sitt månliknande utseende genom eoner av exponering för solstrålning, en process som kallas rymdvittring.

Alternativt asteroiden kan se ut som månen eftersom den kommer från månen. Dr Apostolos Christou, AOP-astronomen och huvudförfattaren till tidningen förklarar:"Det tidiga solsystemet skilde sig mycket från den plats vi ser idag. Utrymmet mellan de nybildade planeterna var fullt av skräp och kollisioner var vanliga. Stora asteroider – vi kallar dessa planetesimals – träffade ständigt månen och de andra planeterna. En skärva från en sådan kollision kunde ha nått Mars omloppsbana när planeten fortfarande bildades och var instängd i dess trojanska moln."

En tredjedel, och kanske mer troligt scenario är att föremålet kom från Mars själv. Som Dr. Christou påpekar, "Formen på 101429-spektrumet säger oss att det är rikt på pyroxen, ett mineral som finns i det yttre lagret eller skorpan av planetstora kroppar. Mars, som månen och jorden, drabbades av effekter tidigt i sin historia, en av dessa var ansvarig för den gigantiska Borealis-bassängen, en krater lika bred som planeten själv. En sådan kolossal påverkan kunde lätt ha skickat 101429 på väg till planetens L5 Lagrangian-punkt." ett Mars-ursprung föreslogs för några år sedan för 101429:s trojanska syskon, ett kluster av trojaner som tillsammans kallas Eureka-familjen (Figur 1). Dessa asteroider har också en ovanlig sammansättning men, medan 101429 är pyroxenrik, är dessa asteroider från Eureka-familjen mestadels olivin, ett mineral som finns djupt i en planetarisk mantel.

101429 och dess bröder har också något att lära oss om att hitta jordens trojaner, om de finns. Tidigare arbete av teamet hade visat att solstrålning orsakar skräp, i form av stenblocks- eller stadsblockstora bitar, från dessa asteroider för att långsamt läcka ut ur de trojanska molnen på Mars. Om jordens trojaner är något som Mars, samma mekanism skulle fungera som en källa till små jordnära asteroider som kommer att sticka ut på grund av deras ovanliga sammansättning.

Att hitta dessa föremål kan visa sig vara ett jobb för Vera C. Rubin Observatory, redo att påbörja den mest ambitiösa undersökningen av solsystemet hittills. Rubin förväntas upptäcka ungefär tio gånger så många asteroider som för närvarande är kända och, tillsammans med GAIA-satelliten som redan kartlägger himlen från L2 Earth-Sun Lagrange-punkten, kan erbjuda oss de bästa möjligheterna på kort sikt för att spåra skräpet från jordens trojanska följeslagare.