Pada bulan Desember 2020, pesawat luar angkasa Hayabusa 2 membawa sampel asteroid Ryugu kembali ke Bumi. Sejak saat itu, beberapa gram material tersebut telah melalui proses yang cukup banyak.
Setelah pemeriksaan awal di Jepang, beberapa butiran kecil berwarna hitam legam dibawa ke fasilitas penelitian di seluruh dunia. Di sana mereka diukur, ditimbang, dianalisis secara kimia, dan disinari dengan sinar inframerah, sinar-X, dan radiasi sinkroton. Di MPS, peneliti memeriksa rasio isotop logam tertentu dalam sampel, seperti dalam penelitian ini. Para ilmuwan menyebut isotop sebagai varian dari unsur yang sama yang hanya berbeda pada jumlah neutron dalam intinya. Investigasi semacam ini dapat membantu untuk memahami di mana Ryugu terbentuk di Tata Surya.
Perjalanan Ryugu melalui Tata Surya
Ryugu adalah asteroid dekat Bumi: Orbitnya mengelilingi Matahari melintasi orbit Bumi (tanpa risiko tabrakan). Namun, para peneliti berasumsi bahwa, seperti asteroid dekat Bumi lainnya, Ryugu tidak berasal dari bagian dalam Tata Surya, melainkan melakukan perjalanan ke sana dari sabuk asteroid yang terletak di antara orbit Mars dan Jupiter. Tempat kelahiran sebenarnya dari populasi sabuk asteroid mungkin terletak lebih jauh dari Matahari, di luar orbit Jupiter.
“Hubungan keluarga” Ryugu dapat membantu menjelaskan asal usul dan evolusi selanjutnya. Sejauh mana kemiripan Ryugu dengan perwakilan kelas meteorit terkenal? Ini adalah pecahan asteroid yang berpindah dari luar angkasa ke Bumi. Investigasi yang dilakukan dalam beberapa tahun terakhir menghasilkan kejutan: Ryugu termasuk dalam kelompok besar meteorit kaya karbon, kondrit berkarbon, seperti yang diperkirakan. Namun, studi rinci tentang komposisinya memasukkannya ke dalam kelompok langka: yang disebut kondrit CI. Ini juga dikenal sebagai kondrit tipe Ivuna, dinamai berdasarkan lokasi Tanzania di mana perwakilan paling terkenal mereka ditemukan. Selain kondrit Ivuna itu sendiri, hanya delapan spesimen eksotik lainnya yang telah ditemukan hingga saat ini. Karena komposisi kimianya mirip dengan Matahari, mereka dianggap sebagai material murni yang terbentuk di tepi terluar Tata Surya. “Sejauh ini, kami berasumsi bahwa tempat asal Ryugu juga berada di luar orbit Saturnus,” jelas ilmuwan MPS Dr. Timo Hopp, salah satu penulis penelitian ini, yang telah memimpin penyelidikan sebelumnya terhadap komposisi isotop Ryugu.
Analisis terbaru yang dilakukan para ilmuwan Göttingen kini memberikan gambaran berbeda. Untuk pertama kalinya, tim menyelidiki rasio isotop nikel dalam empat sampel asteroid Ryugu dan enam sampel kondrit berkarbon. Hasilnya mengkonfirmasi hubungan erat antara Ryugu dan kondrit CI. Namun, gagasan tentang tempat kelahiran bersama di tepi Tata Surya sudah tidak lagi menarik.
Bahan yang hilang
Apa yang terjadi? Hingga saat ini, para peneliti telah memahami kondrit berkarbon sebagai campuran dari tiga “bahan” yang bahkan dapat dilihat dengan mata telanjang pada potongan melintang. Tertanam dalam batuan berbutir halus, inklusi bulat berukuran milimeter serta inklusi yang lebih kecil dan berbentuk tidak beraturan tersusun rapat. Inklusi tak beraturan ini merupakan material pertama yang mengembun menjadi gumpalan padat di piringan gas panas yang pernah mengorbit Matahari. Chondrule bulat kaya silikat terbentuk kemudian. Hingga saat ini, para peneliti telah menghubungkan perbedaan komposisi isotop antara kondrit CI dan kelompok kondrit berkarbon lainnya dengan rasio pencampuran yang berbeda dari ketiga bahan tersebut. Kondrit CI, misalnya, sebagian besar terdiri dari batuan berbutir halus, sedangkan saudara kandungnya jauh lebih kaya akan inklusi. Namun, seperti yang dijelaskan tim dalam publikasi terbaru, hasil pengukuran nikel tidak sesuai dengan skema ini.
Perhitungan para peneliti sekarang menunjukkan bahwa pengukuran mereka hanya dapat dijelaskan oleh unsur keempat: butiran kecil besi-nikel, yang juga pasti terakumulasi selama pembentukan asteroid. Dalam kasus kondrit Ryugu dan CI, proses ini pasti sangat efisien. “Proses yang sangat berbeda pasti terjadi dalam pembentukan kondrit Ryugu dan CI di satu sisi dan kelompok kondrit berkarbon lainnya di sisi lain,” kata Fridolin Spitzer dari MPS, penulis pertama studi baru ini, yang merangkum penelitian tersebut. ide dasar.
Menurut para peneliti, kondrit berkarbon pertama mulai terbentuk sekitar dua juta tahun setelah pembentukan Tata Surya. Tertarik oleh gaya gravitasi Matahari yang masih muda, debu dan gumpalan padat pertama bergerak dari tepi luar piringan gas dan debu ke dalam Tata Surya, namun menemui hambatan dalam perjalanannya: Yupiter yang baru terbentuk. Di luar orbitnya, gumpalan yang lebih berat dan lebih besar terakumulasi – dan kemudian tumbuh menjadi kondrit berkarbon dengan banyak inklusi. Menjelang akhir perkembangan ini, setelah sekitar dua juta tahun, proses lain lebih unggul: di bawah pengaruh Matahari, gas asli secara bertahap menguap di luar orbit Yupiter dan menyebabkan akumulasi terutama debu dan butiran besi-nikel. Hal ini menyebabkan lahirnya kondrit CI.
“Hasilnya sangat mengejutkan kami. Kami harus memikirkan ulang sepenuhnya – tidak hanya terkait Ryugu, namun juga terkait seluruh kelompok kondrit CI,” kata Dr. Christoph Burkhard dari MPS. Kondrit CI tidak lagi tampak sebagai kerabat jauh dan agak eksotik dari kondrit berkarbon lain yang berasal dari tepi terluar Tata Surya, melainkan sebagai saudara yang lebih muda yang mungkin terbentuk di wilayah yang sama, namun melalui proses yang berbeda dan kemudian. “Studi saat ini menunjukkan betapa pentingnya penyelidikan laboratorium dalam menguraikan sejarah pembentukan Tata Surya kita,” kata Prof. Thorsten Kleine, Direktur Departemen Ilmu Planet di MPS dan salah satu penulis studi tersebut.