پژوهش‌ها نشان داد: ریوگو و بنو سیارک‌های هم‌خانواده‌اند
در سال 1399، فضاپیمای هایابوسا۲ متعلق به آژانس کاوش‌های هوافضای ژاپن (JAXA) مأموریت اصلی خود را زمانی به پایان رساند که نمونه‌هایی از سیارک ریوگو را به زمین بازگرداند.
دانشمندان مؤسسه SwRI داده‌های طیفیِ نمونه‌های گرفته‌شده از سیارک‌های نزدیک زمین ریوگو و بنو (در تصویر بالا) را بررسی کرده و آنها را با داده‌های طیفی سیارک کمربند اصلی پولانا که توسط تلسکوپ فضایی جیمز وب ثبت شده بود، مقایسه کردند و دریافتند که این داده‌ها شباهت نزدیکی به یکدیگر دارند.
اعتبار تصویر: ناسا
در سال ۲۰۲۳، فضاپیمای OSIRIS-REx ناسا نیز مأموریت اصلی خود را با بازگرداندن نمونه‌هایی از سیارک بنو به زمین تکمیل کرد. دانشمندان در آزمایشگاه‌های سراسر جهان در حال مطالعه این نمونه‌ها هستند و برخی شگفتی‌ها را آشکار کرده‌اند.
نمونه‌ی ریوگو حاوی اوراسیل بود؛ یکی از چهار نوکلئوتید RNA که برای حیات، آن‌گونه که ما آن را می‌شناسیم، ضروری است. این کشف نشان می‌دهد که سیارک‌ها می‌توانسته‌اند در انتقال مواد خام لازم برای پیدایش حیات به زمین نقش داشته باشند. نمونه‌ی بنو نیز شگفتی خاص خود را دربر داشت: ترکیبات فسفاتی غیرمنتظره که نشان می‌داد این سیارک ممکن است تکه‌ای از یک جرم کوچک و باستانیِ دارای اقیانوس باشد.
این یافته‌ها نشان می‌دهند که سیارک‌ها می‌توانند بسیار پیچیده‌تر از آن چیزی باشند که تنها به‌عنوان توده‌هایی از سنگ فضایی تصور می‌شوند.
سیارک‌ها تکه‌هایی حاصل از برخوردهای میان سیاره‌ریزه‌ها (planetesimals) هستند. هر سیارک همانند یک قطعه پازل می‌تواند به اخترشناسان کمک کند تا تاریخ منظومه شمسی ما را آشکار سازند. یکی از تلاش‌های کلیدی در دانش سیارک‌ها و منظومه شمسی این است که مشخص شود کدام سیارک‌ها یک جرم مادر مشترک داشته‌اند؛ دانشی که می‌تواند تاریخ کلی منظومه شمسی را روشن‌تر کند.
پژوهش تازه‌ای که در نشریه علمی The Planetary Science Journal منتشر شده نشان می‌دهد که بنو و ریوگو از یک جرم مادر مشترک سرچشمه گرفته‌اند. عنوان پژوهش چنین است: «طیف‌سنجی جیمز وب از (۱۴۲) Polana: ارتباط با سیارک‌های نزدیک زمین (۱۰۱۹۵۵) Bennu و (۱۶۲۱۷۳) Ryugu» و نویسنده اصلی آن دکتر آنیسیا آرِدوندو از مؤسسه پژوهشی Southwest Research Institute است.
هر دو سیارک به خانواده برخوردی پولانا (Polana) در کمربند اصلی سیارک‌ها (MAB) میان مریخ و مشتری تعلق دارند. تأیید این موضوع تنها با بررسی آزمایشگاهی نمونه‌ها ممکن نبود؛ بلکه تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) نیز نقشی حیاتی ایفا کرد، زیرا توانست طیف‌های فروسرخ میانی و نزدیک هر دو سیارک را ثبت کند.
پژوهشگران در مقاله خود می‌نویسند:
«ما طیف‌سنجی فروسرخ نزدیک (NIRSpec) و ابزار فروسرخ میانی (MIRI) سیارک مادر خانواده، (۱۴۲) پولانا، را ارائه کرده و آن را با داده‌های فضاپیما و آزمایشگاهی هر دو سیارک نزدیک زمین مقایسه می‌کنیم. ویژگی‌های طیفی در طول موج‌های مشابه در طیف‌های پولانا و طیف‌های بنو و ریوگو از فرضیه منشأ مشترک آن دو در خانواده پولانا پشتیبانی می‌کنند.»
این شکل محتوای هیدروژن سیارک‌ها را نشان می‌دهد که با استفاده از روش‌های گوناگون در پژوهش‌های دیگر اندازه‌گیری شده است. نتایج مربوط به پولانا از این مطالعه افزوده شده‌اند. نواحی سایه‌خورده بازه درصد وزنی هیدروژن در کندریت‌های کربن‌دار را نشان می‌دهند. پولانا شباهت زیادی به بنو و ریوگو دارد و بر خلاف کندریت‌های CI و CM است. اعتبار تصویر: Arredondo و همکاران، ۲۰۲۵، PSJ.
دکتر آرِدوندو در یک بیانیه خبری گفت:
«در مراحل بسیار ابتدایی شکل‌گیری منظومه شمسی، ما باور داریم که سیارک‌های بزرگ با یکدیگر برخورد کرده و به قطعاتی شکسته‌اند که خانواده‌ای از سیارک‌ها را شکل دادند، با پولانا به‌عنوان بزرگ‌ترین جرم باقی‌مانده. نظریه‌ها نشان می‌دهند که بقایای آن برخورد نه تنها پولانا، بلکه بنو و ریوگو را نیز ایجاد کرده‌اند. برای آزمودن این نظریه، ما شروع به بررسی طیف هر سه جرم و مقایسه آنها با یکدیگر کردیم.»
او افزود: «این سه جرم آن‌قدر به هم شبیه‌اند که ما با اطمینان احساس می‌کنیم همه آنها می‌توانند از یک جرم مادر مشترک آمده باشند.»
این شکل داده‌های NIRSpec مربوط به پولانا را با داده‌های بنو و ریوگو مقایسه می‌کند. در ناحیه ویژگی ۲٫۷ میکرون تفاوت‌هایی دیده می‌شود که احتمالاً ناشی از فرسایش فضایی هستند. اعتبار تصویر: Arredondo و همکاران، ۲۰۲۵، PSJ.
سیارک پولانا بسیار بزرگ‌تر از هر دو سیارک بنو و ریوگو است، با قطری در حدود ۵۵ کیلومتر. در مقابل، بنو تنها حدود ۵۰۰ متر و ریوگو تنها حدود ۸۵۰ متر قطر دارند. پولانا بسیار تاریک است، با آلبیدویی تنها ۰٫۰۴۵، و یک سیارک کربن‌دار از نوع F است، که زیرگروهی از سیارک‌های رایج‌تر نوع C به شمار می‌رود.
پژوهشگران معتقدند که پس از برخوردی که آنها را ایجاد کرد، ریوگو و بنو به‌وسیله گرانش عظیم مشتری از مدارهای نزدیک به پولانا رانده شدند. در نتیجه، این دو سیارک کوچک‌تر به دلیل نزدیکی بیشتر به خورشید دچار تغییراتی شدند.
دکتر تریسی بکر از مؤسسه Southwest Research Institute و هم‌نویسنده مقاله گفت: «پولانا، بنو و ریوگو هر کدام مسیرهای خاص خود را پس از برخوردی که احتمالاً آنها را شکل داد در منظومه شمسی طی کرده‌اند. بنو و ریوگو اکنون بسیار نزدیک‌تر از پولانا به خورشید قرار دارند، بنابراین سطح آنها احتمالاً بیشتر تحت تأثیر تابش خورشیدی و ذرات خورشیدی قرار گرفته است.»
تفاوت‌هایی میان این سه سیارک وجود دارد، به‌ویژه در عمق و پهنای ویژگی طیفی ۲٫۷ میکرون. این ویژگی نشان‌دهنده مواد معدنی آبدار (یا کانی‌های حاوی آب) است و به دانشمندان درباره تاریخچه دگرگونی گرمایی و آبی یک سیارک اطلاعات می‌دهد. پژوهشگران می‌نویسند: «تفاوت در عمق و پهنای ویژگی ۲٫۷ میکرون میان پولانا و ریوگو برجسته‌تر از تفاوت میان پولانا و بنو است. علت این تفاوت نامشخص است، اما می‌تواند ناشی از موقعیت ماده در سیاره‌ریزه اولیه یا اثرات فرسایش فضایی باشد.»
دکتر بکر افزود: «به همین ترتیب، پولانا احتمالاً از بنو و ریوگو قدیمی‌تر است و در نتیجه مدت زمان بیشتری در معرض برخورد ریزشهاب‌سنگ‌ها قرار گرفته است. این موضوع می‌تواند جنبه‌های سطح آن از جمله ترکیب آن را نیز تغییر داده باشد.»
این تفاوت‌ها می‌توانند همچنین از تفاوت‌های درون جرم مادر ناشی شده باشند. پژوهشگران توضیح می‌دهند: «تفاوت‌های مشاهده‌شده در هیدراسیون میان بنو و ریوگو لزوماً به معنای آن نیست که آنها از جرم‌های مادر متفاوتی آمده‌اند. تفاوت‌های میان بنو و ریوگو که اندازه‌های مشابهی دارند می‌تواند به دلیل بی‌آبی جزئی جرم مادر در اثر گرمایش داخلی باشد. اگر بنو از مواد سطحی و ریوگو از مواد درونی آمده باشند، برخورد جرم مادر می‌توانسته لایه‌های متفاوتی از تراکم ایجاد کند که باعث تفاوت در تخلخل کلان (macroporosity) و میزان هیدراسیون آنها شود.»
در نتیجه‌گیری، نویسندگان بیان می‌کنند که با وجود تفاوت‌ها، آنها اطمینان دارند که هر سه جرم از یک جرم مادر مشترک سرچشمه گرفته‌اند. آنها می‌نویسند: «ما دریافتیم که شباهت‌ها در شکل و شدت بسیاری از ویژگی‌های طیفی در NIR و MIR، از جمله ویژگی شاخص OH در ۲٫۷۲ میکرون، فرضیه منشأ مشترک بنو و ریوگو از خانواده جدید پولانا را پشتیبانی می‌کنند.»
به گفته نویسندگان، برخی بخش‌های طیف همچنان نیازمند مطالعه بیشتر برای درک و توضیح کامل هستند.
آنها در پایان می‌نویسند: «تحلیل نمونه‌های بازگردانده‌شده از هر دو سیارک بنو و ریوگو همچنان ادامه دارد، و پیشرفت‌های آینده در درک چگونگی بروز فرآیندهای سطحی در طیف‌های NIR و MIR دیدگاه‌های بیشتری برای تفسیر طیف پولانا ارائه خواهد داد.»
دانشجوی دکتری ژئوفیزیک گرایش لرزه شناسی هستم. ژئوفیزیک به بررسی ابعاد زمین و اتفاقاتی مانند زلزله و لرزه هایی که توسط فعالیت انسان به‌وجود می‌آید، می پردازد. فعالیت در حوزه زمین و فضا از علاقه مندی ام است.
