De primitiva asteroiderna som UCFs fysikdoktorand Brittany Harvison studerar bär med sig spår av sitt ursprung och miljarder år av vårt solsystems historia.
Harvison letade igenom ett bibliotek med infraröda teleskopdata för att analysera spektralsammansättningen av 25 medlemmar av Erigone-familjen av primitiva asteroider och hjälpa till att fylla i luckorna i vår förståelse av skapandet av vårt solsystem.
Data om Erigone-asteroiderna, som finns i det huvudsakliga asteroidbältet som finns mellan Mars och Jupiters banor, samlades in som en del av projektet PRIMitive Asteroid Spectroscopic Survey (PRIMASS) som leds av UCF-planetforskaren Noemí Pinilla-Alonso.
Harvisons arbete, som publicerades i tidskriften Icarus , lägger grunden för framtida forskning och kan få forskare närmare slutsatsen om asteroider förde vatten till jorden och i så fall hur mycket.
"Det finns teorier om att jorden kunde ha fått en bråkdel av sitt vatten från primitiva asteroider i det tidiga solsystemet", säger Harvison, som också är forskare vid Florida Space Institute (FSI). "En stor del av dessa teorier är att förstå hur dessa primitiva asteroider transporterades in på jordens väg. Så att utforska primitiva asteroider i solsystemet idag kan hjälpa till att måla en bild av vad som pågick för alla dessa år sedan."
Några av dessa kosmiska resenärer, inklusive asteroiderna inom familjen Erigone, har hydratiserade silikater. De befintliga hydratiserade kropparna som fortsätter att röra sig genom vårt solsystem kan berätta mer om de som kolliderade med jorden.
Det är en av många utestående frågor som Harvisons arbete hoppas kunna lösa.
"Vi ville främst se om det fanns primitiva asteroidfamiljer som liknar asteroidfamiljerna Erigone och Polana", säger Harvison. "Vi använde spektroskopi för att studera vilka typer av mineraler som fanns på ytan för att förstå deras sammansättning."
Från studien såg Harvison och hennes medförfattare att familjerna Erigone och Polana skiljer sig från varandra i det nära infraröda, men att de andra primitiva familjerna har sina egna nivåer av röd färg i sin spektralfördelning tillsammans med sina egna unika nivåer av hydrering.
Med andra ord uppvisar de primitiva familjerna i det inre solsystemet en mängd olika rodnad och återfuktning. Analysen och jämförelsen visar bevis på att dessa familjer inte är kopplade till de föreslagna Erigone-liknande eller Polana-liknande grupperna, vilket utmanar de tidigare hållna teorierna om var de passar in. Dessutom verkar en viss asteroid, (52246) Donaldjohanson, höra hemma. till Erigone-familjen baserat på dess spektrum.
På grund av vikten av att förstå primitiva objekts natur har många rymdskepp riktat in sig på primitiva asteroider, såsom JAXAs Hayabusa2 och NASA:s OSIRIS-REx, som besökte, studerade och returnerade prover från Ryugu respektive Bennu.
Bennu och Ryugu fick forskare att ytterligare studera primitiva asteroider och ta reda på var de kom ifrån, säger Harvison.
Erigone var en av de sista delarna av det stora biblioteket av PRIMASS-data som fanns, men som ännu inte hade studerats, säger Harvison. PRIMASS syftar till att förstå mångfalden av ytegenskaper bland primitiva kollisionsfamiljer i asteroidbältet och kartlägga deras sammansättning.
En kollisionsfamilj av asteroider hänvisar till en grupp asteroider som tros ha sitt ursprung från att en större föräldrakropp gick sönder på grund av en kollision. Medlemmarna i en kollisionsfamilj ger information om insidan av den intakta kropp de var en del av innan kollisionen.
PRIMASS-projektet karaktäriserar kollisionsfamiljerna av primitiva asteroider i huvudbältet, och särskilt de som kan vara ursprunget till de primitiva jordnära asteroiderna som Bennu och Ryugu.
Slutsatserna som dras av att studera kollisionsfamiljer som Erigone är viktiga pusselbitar i den större strävan efter att förstå skapandet av vårt solsystem.
"Den större omfattningen var att titta på primitiva familjer i den inre delen av det huvudsakliga asteroidbältet, där Ryugu och Bennu troligen har sitt ursprung", säger hon. "Erigone-familjen var den sista pusselbiten som placerades i PRIMASS-biblioteket för att ge fullständig kontext om primitiva asteroider i denna region och tillåta andra forskare att analysera data."
Harvisons forskning ger kompletterande sammanhang för det kommande NASA Lucy-uppdraget, som kommer att ha den självbetitlade rymdfarkosten på besök (52246) Donaldjohanson våren 2025 innan den går vidare för att undersöka åtta trojanska objekt (rymdstenar fångade i Jupiters omloppsbana) 2027 till 2033.
Studiens medförfattare Mário De Prá, en biträdande forskare vid FSI, fungerade som forskningsassistent och Harvisons medhandledare. Medförfattare Pinilla-Alonso är Harvisons forskningsrådgivare och hjälpte Harvison i hennes forskning.
Pinilla-Alonso säger att hon är glad över att få hjälpa Harvison och se hennes växande.
"För mig var det ett nöje att se processen och slutresultatet", säger hon. "Hon kontaktade mig tidigt under pandemin när vi alla arbetade hemma för att uttrycka sitt intresse för att ta en doktorsexamen här på UCF. Här är vi ungefär tre år senare:hon har gjort ett fantastiskt jobb och det finns mer att göra kom."
Pinilla-Alonso och Harvison säger att de var förvånade över att ingen hade studerat Erigone-familjens spektroskopi.
"När Brittany landade på det här projektet såg vi att det var en del information vi saknade", säger Pinilla-Alonso.
"PRIMASS hade slutfört analysen av det synliga och nära-infraröda av alla primitiva familjer i det inre bältet men det saknades en familj:Erigone. Det var väldigt viktigt eftersom det var familjen som kunde ge slut åt att lära sig om den inre [ asteroid] bältesfamiljer. Tills du ställer rätt fråga eller har verktygen, söker du ibland inte det svaret. Men i det här fallet hade vi observationerna och det var tydligt att vi behövde analysera det. P>
Kunskapen från att studera Bennu, Ryugu och de primitiva asteroidfamiljerna Erigone och Polana kommer att fungera som en språngbräda för framtida James Webb Space Telescope-observationer och NASA-uppdrag.
"Det är mycket spännande tider att gå igenom all denna nya data och mer kommer att komma med James Webb Space Telescope," säger Pinilla-Alonso. "Jag tror verkligen att den största upptäckten ännu inte kommer. Datan vi kan samla in från jorden är begränsad. Nu har vi det bästa verktyget i rymden för att fortsätta lära oss mer."
Pinilla-Alonso, Harvison och andra forskare vid FSI är planerade att börja använda JWST redan i sommar för att observera Erigone och andra primitiva asteroider, och över en tidsperiod på cirka två år, utvärdera de insamlade spektra.
Harvison behåller sin entusiasm när hon ser fram emot att bygga vidare på sina analyser och ytterligare reda ut ursprunget till dessa primitiva asteroider.
"Det finns denna fascination när jag tittar på denna data och jag undersöker något som är miljontals mil bort," säger Harvison. "Vi kan se tillbaka miljarder år och lära oss den initiala strukturen och sammansättningen av det tidiga solsystemet genom att studera ytan på dessa asteroider. Det har alltid varit något som retar mig."
Mer information: Brittany Harvison et al, PRIMASS nära-infraröd studie av kollisionsfamiljen Erigone, Icarus (2024). DOI:10.1016/j.icarus.2024.115973
Journalinformation: Ikaros
Tillhandahålls av University of Central Florida
