Efter en sex-årig resa, en modig rymdfarkost kallad Hayabusa2 zingade tillbaka in i jordens atmosfär i slutet av 2020 och landade djupt i den australiensiska vildmarken. När forskare från den japanska rymdorganisationen JAXA öppnade den, fann de dess dyrbara nyttolast förseglad och intakt:en handfull smuts som Hayabusa2 lyckades ösa bort från ytan på en asteroid i fart.

Forskare har nu börjat tillkännage de första resultaten från analysen av detta extraordinära prov. Det de hittade tyder på att den här asteroiden är en bit av samma sak som smälte samman till vår sol för fyra och en halv miljard år sedan.

"Vi hade tidigare bara en handfull av dessa stenar att studera, och alla var meteoriter som föll till jorden och lagrades på museer i årtionden till århundraden, vilket förändrade deras sammansättning", säger geokemisten Nicolas Dauphas, en av de tre universiteten i Chicago-forskare som arbetade med ett japanskt internationellt team av forskare för att analysera fragmenten. "Att ha orörda prover från yttre rymden är helt enkelt otroligt. De är vittnen från delar av solsystemet som vi annars inte har utforskat."

'Det är spektakulärt'

2018 landade Hayabusa2 på toppen av en rörlig asteroid vid namn Ryugu och samlade partiklar från ovan och under dess yta. Efter att ha tillbringat ett och ett halvt år i bana runt asteroiden återvände den till jorden med en förseglad kapsel innehållande cirka fem gram damm och sten. Forskare runt om i världen har ivrigt väntat på det unika provet – ett som kan hjälpa till att omdefiniera vår förståelse för hur planeter utvecklas och hur vårt solsystem bildades.

Forskare är särskilt upphetsade eftersom dessa partiklar aldrig skulle ha nått jorden utan den skyddande barriären från en rymdfarkost.

"Vanligtvis är allt vi får att studera av asteroider de bitar som är tillräckligt stora för att komma till marken som meteoriter", säger UChicago geokemist Andrew M. Davis, en annan medlem av analysteamet. "Om du tog den här handfullen och tappade den i atmosfären skulle den brinna upp. Du skulle förlora den, och många bevis om den här asteroidens historia skulle följa med den."

"Vi har verkligen inte haft ett sådant här prov tidigare. Det är spektakulärt."

Davis, Dauphas och UChicago-kollegan Reika Yokochi ingår alla i ett team som samlats för att hjälpa japanska forskare att analysera proverna. Varje del av kapselns innehåll studeras noggrant. Yokochi är en del av ett team som analyserar gaserna som fångades i kapseln eller i smutsen. Dauphas och Davis är en del av ett team som studerar kornens kemiska och isotopiska sammansättningar för att avslöja deras historia.

Den första sammanställningen av dessa resultat, rapporterad i Science den 9 juni, avslöja Ryugus makeup.

Bergarten liknar en klass av meteoriter som kallas "kolhaltiga kondriter av Ivuna-typ." Dessa stenar har en liknande kemisk sammansättning som vi mäter från solen och tros ha anor från solsystemets början för ungefär fyra och en halv miljard år sedan – innan solen, månen och Jorden.

Då fanns det bara ett gigantiskt, roterande gasmoln. Forskare tror att det mesta av den gasen drogs in i mitten och bildade stjärnan vi känner som solen. När resterna av den gasen expanderade till en skiva och svalnade, förvandlades den till stenar, som fortfarande flyter runt solsystemet idag; det verkar som att Ryugu kan vara en av dem.

Forskare sa att fragmenten visar tecken på att ha blötts i vatten någon gång. "Man måste föreställa sig ett aggregat av is och damm som flyter i rymden, som förvandlades till en gigantisk lerboll när isen smältes av kärnenergi från förfallet av radioaktiva grundämnen som fanns i asteroiden när den bildades", sa Dauphas. Men överraskande nog verkar själva berget idag vara relativt torrt.

Med hjälp av radioisotopdatering uppskattade de att Ryugu förändrades av vattencirkulationen bara cirka fem miljoner år efter att solsystemet bildades.

Dessa fynd är särskilt intressanta för forskare eftersom de antyder liknande bildningsförhållanden mellan kometer och vissa asteroider som Ryugu.

"Genom att undersöka dessa prover kan vi begränsa de temperaturer och förhållanden som måste ha inträffat under deras livstid, och försöka förstå vad som hände," förklarade Yokochi.

Hon jämförde processen med att försöka ta reda på hur en soppa gjordes, men med bara det slutliga resultatet snarare än receptet:"Vi kan ta soppan och separera ingredienserna och försöka se hur mycket den har värmts och utifrån deras förutsättningar. i vilken ordning."

Forskarna noterade att en procentandel av fyndet kommer att läggas åt sidan så att vi kan analysera dem i framtiden med mer avancerad teknik – ungefär som vi gjorde med månprover från Apollo.

"Efter att vi fick månprover från Apollo för 50 år sedan förändrades våra idéer om hur månen bildades helt," sa Davis. "Vi lär oss fortfarande nya saker från dem, eftersom våra instrument och teknik har utvecklats.

"Detsamma kommer att gälla för dessa prover. Det här är en gåva som fortsätter att ge."

Detta uppdrag är det första av flera internationella uppdrag som kommer att ta tillbaka prover från en annan asteroid vid namn Bennu, såväl som outforskade områden på vår måne Mars och Mars måne Phobos. Allt detta bör ske under de kommande 10 till 20 åren.

"Det har varit mycket under radarn för allmänheten och vissa beslutsfattare, men vi går in i en ny era av planetarisk utforskning som saknar motstycke i historien", säger Dauphas. "Våra barn och barnbarn kommer att se återlämnade fragment av asteroider, Mars och förhoppningsvis andra planeter när de besöker museer." + Utforska vidare

Två team rapporterar om studier av Hayabusa2 asteroidprover