Wetenschappers hebben deeltjes afgevuurd op bodemmonsters van de planetoïde Ryugu, om zijn samenstelling te achterhalen. De resultaten bevestigen eerdere vermoedens: de planetoïde bevat grotendeels dezelfde chemische elementen als bekende meteorieten, en heeft zijn oorsprong in het buitenste deel van het zonnestelsel.

Gesteentemonsters van de planetoïde Ryugu bestaan uit onder meer koolstof, stikstof en zuurstof. Ook zijn natrium, ijzer, diverse mineralen en zelfs ijs aangetroffen. De verhoudingen waarin die chemische elementen voorkomen, bevestigen dat Ryugu tot de CI-chondrieten behoort: meteorieten die veel koolstof bevatten en zijn ontstaan op grote afstand van de zon. Dat concludeerden aardewetenschapper Tomoki Nakamura en zijn collega’s van de Tohoku-universiteit in Japan.

Nakamura en zijn team analyseerden zeventien stukjes gesteente van de Ryugu-planetoïde. Die waren in december 2020 door het Japanse ruimtevaartuig Hayabusa2 naar de aarde gebracht.

Voedsellessen uit de ruimte
LEES OOK
Voedsellessen uit de ruimte

Voor het onderzoek gebruikte Nakamura bundels muonen. Dat zijn deeltjes die, als je ze op materiaal afschiet, daar ver in doordringen. Met een opstelling die vergelijkbaar is met het maken van een röntgenfoto, konden de onderzoekers het binnenste van de rotsblokjes op beeld vastleggen. Zo hoefden ze de stukjes gesteente tijdens hun analyses niet open te breken. Bovendien werden de steentjes zo niet blootgesteld aan onze atmosfeer, wat de resultaten zou kunnen beïnvloeden. Het is de eerste keer dat deeltjes op de stukjes ruimterots zijn afgevuurd om tot hun binnenste door te dringen.

Giswerk

Tot de terugkeer van Hayabusa2 hadden wetenschappers slechts vermoedens over Ryugu’s chemische opbouw. ‘Het was voorheen vooral gissen naar de samenstelling’, zegt astrofysicus Rens Waters van de Radboud-universiteit in Nijmegen. ‘Men kon wel kijken naar de reflectie van zonlicht op het oppervlak van Ryugu. Die reflectie kun je opvangen met een telescoop, en aan de hand van de golflengtes van het licht kun je ontrafelen waar de planetoïde ongeveer uit bestaat.’ Maar uitsluitsel bood die methode dus niet.

Daarom zijn wetenschappers zo blij met de bodemmonsters die Hayabusa2 naar de aarde bracht. Sinds de terugkomst van het ruimtevaartuig zijn verschillende onderzoeken uitgevoerd. Door het werk van andere wetenschappers tastten Nakamura en zijn collega’s niet volledig in het duister.  

Van ver gekomen

Op basis van de muon-resultaten bevestigden Nakamura en zijn team nu dat Ryugu tot de CI-chondrieten behoort, die veel koolstof bevatten. ‘Er bestaan meerdere soorten meteorieten’, zegt Waters. ‘Brokstukken in het buitenste deel van het zonnestelsel bevatten wel koolstof, en de brokstukken in het binnenste deel niet.’ Met zijn onderzoek concludeert Nakamura dat Ryugu inderdaad uit veel koolstof bestaat, en daarom ver van de zon ontstaan is. Hij bevestigt hiermee de vermoedens die zijn voorgangers al hadden.

Nakamura voert hiervoor nog een bewijsstuk aan. De stukjes gesteente die hij onderzocht, bevatten ijs dat bestaat uit koolstof en waterstof. ‘Water en kooldioxide zijn mooie thermometers. Ze hebben hun eigen verdampingstemperatuur’, zegt Waters. Nadat de kooldioxide van Ryugu werd ingesloten in het water, ontstond een klont van gemengde materialen. ‘Ryugu is dus op een plek geweest waar het zo koud is, dat zowel water als kooldioxide in zijn vaste vorm bestaat.’

Tijdcapsule

Nu cirkelt de planetoïde in een baan rondom de zon vlakbij de aarde. Waters: ‘Ooit heeft Ryugu een zetje gekregen. Daardoor is hij goed bereikbaar voor ruimtevaartuigen.’

Waters is erg te spreken over het onderzoek van Nakamura. ‘Die monsters van Ryugu zijn een cadeautje uit het buitenste deel van het zonnestelsel. Ze vormen een soort tijdcapsule.’ Omdat planeten en planetoïden uit dezelfde ingrediënten zijn ontstaan, geeft Ryugu aanwijzingen over de geschiedenis van het zonnestelsel. Door te kijken naar de bouwstenen van planetoïden, kunnen wetenschappers ook ontrafelen hoe terrestrische planeten ontstaan. ‘Je ziet dus planeetvorming vlak voor je neus’, aldus Waters.