Wat vertelt asteroïdegruis over de oorsprong van het heelal?
Een Amerikaans ruimtevaartuig schraapte in oktober een bodem- monster van asteroïde Bennu. Op 6 december levert een Japanse sonde twee monsters van asteroïde Ryugu af op aarde. Wat hopen wetenschappers wijzer te worden van een beetje stof en gruis?
De belangstelling die astronomen hebben voor grote steenklompen die door de ruimte zweven heeft alles te maken met de ideeën die ze hebben over het ontstaan van ons zonnestelsel. De theorie is dat ons zonnestelsel ontstond uit een gloeiend hete, wervelende massa waarin bolletjes gesmolten gesteente rondzweefden, zo vat de Amerikaanse ruimtevaartorganisatie NASA het kort samen. Waar die hitte vandaan kwam, is overigens nog altijd een mysterie.
Samenklonteren
Een deel van dat gesmolten gesteente klonterde na verloop van tijd samen tot de planeten en de manen van ons zonnestelsel, zo is de gedachte. Fragmenten van dat gesteente bleven echter op zichzelf rondzweven en stolden tot wat we nu asteroïden noemen.
Die asteroïden zouden sinds het begin van het zonnestelsel nauwelijks zijn veranderd, in tegenstelling tot de planeten en de manen. De bodemsamenstelling van asteroïden geeft dus zicht op het jonge zonnestelsel, zo betogen wetenschappers.
Christenen past bescheidenheid als het gaat om wetenschappelijke theorieën over het ontstaan van de aarde, het zonnestelsel en het heelal. Job legde de hand op de mond toen God hem vroeg: „Waar waart gij, toen ik de aarde grondde? Geef het te kennen, indien gij kloek van verstand zijt” (Job 38:4). We moeten erkennen dat er grenzen zijn aan onze kennis; alleen de Schepper weet volmaakt hoe het universum tot stand is gekomen.
Analyse
De afgelopen decennia hebben ruim twintig ruimtesondes een scala aan asteroïden gefotografeerd en er –op afstand– metingen aan verricht. Maar een satelliet heeft altijd maar beperkte ruimte voor meetapparatuur aan boord.
Vandaar dat de Japanners en de Amerikanen ervoor hebben gekozen om de bodem van een asteroïde te bemonsteren en het gruis per capsule terug te sturen naar de aarde voor onderzoek.
In een laboratorium kunnen onderzoekers vervolgens een hele batterij aan testen loslaten op het asteroïdestof en -gruis. Zo kunnen ze veel meer te weten komen over de bodemsamenstelling dan foto’s en metingen van een satelliet ooit kunnen vertellen.
Zowel Amerikaanse als Japanse laboratoria zullen het bodemmateriaal analyseren. Over een aantal jaren kunnen wetenschappers ons dus precies vertellen in hoeverre de asteroïdes Bennu en Ryugu op elkaar lijken en in welke opzichten ze van elkaar verschillen. En wie weet wat de astronomen nog meer uit de metingen kunnen halen.
Japanse Hayabusa 2 beschiet Ryugu
De Japanse ruimtevaartorganisatie JAXA kijkt reikhalzend uit naar twee monsters van asteroïde Ryugu. De capsule met het bodemmateriaal komt binnenkort neer in het binnenland van Australië, de zogeheten outback.
Japan haalde trouwens eerder met succes gruis van een asteroïde naar de aarde. In november 2005 verzamelde ruimtesonde Hayabusa een minuscule hoeveelheid stof –minder dan 1 gram– van Itokawa. Dat monster landde een decennium geleden in Australië, op 13 juni 2010.
De baan waarin asteroïde Ryugu rond de zon draait, ligt dicht bij die van de aarde. De relatief kleine steenklomp werd ontdekt in 1999. In 2006 besloot de JAXA er een ruimtesonde naar toe te sturen. In december 2014 ging de missie van start met de lancering van de Hayabusa 2. Na een reis van 3,5 jaar bereikte de satelliet zijn doel.
De Hayabusa 2 cirkelde eerst anderhalf jaar in een baan om de asteroïde, fotografeerde hem van alle kanten en verrichte er allerlei metingen aan. Daarna daalde de sonde twee keer af naar het oppervlak van Ryugu om bodemmateriaal te verzamelen.
Die eerste bemonstering in februari 2019 was vrij recht-toe, rechtaan: afdalen naar het oppervlak, bodemmateriaal oppikken en weer opstijgen.
De tweede monstername in juli 2019 had meer voeten in de aarde. De Japanners wilden namelijk graag materiaal verzamelen dat zich onder het oppervlak bevond. Waarom? Astronomen zijn altijd op zoek naar water; want, zo is de gedachte, als er water aanwezig is, kan er leven ontstaan.
Nu kan de buitenkant van de asteroïde uitgedroogd zijn door theoretisch ”miljarden jaren”, of toch minstens eeuwenlange blootstelling aan de ‘buitenlucht’ van het heelal. Diepere bodemlagen zouden beter de oorspronkelijke samenstelling hebben behouden.
Om het gesteende onder het oppervlak bloot te leggen, vuurde de sonde een projectiel af op Ryugu. Dat sloeg een diepe krater in de asteroïde, waarna de Hayabusa 2 kon afdalen in de krater en een tweede monster nemen van bodemmateriaal dat niet eerder aan de ruimte was blootgesteld.
Vorig jaar november zette de satelliet koers richting de aarde. Met het droppen van de capsule met de beide bodemmonsters boven Australië op 6 december is het niet over en uit voor de Hayabusa 2. Eind september maakte de JAXA bekend de missie te verlengen, met als volgende eindbestemming asteroïde 1998 KY26. Dat doel moet de sonde in 2031 moeten bereiken. De Hayabusa 2 heeft dus nog een lange reis voor de boeg.
Amerikaanse missie naar Bennu
De Amerikaanse missie naar asteroïde Bennu ging twee jaar nadat de Japanners hun Hayabusa 2-sonde lanceerden, van start. De Osiris-rex steeg op 8 september 2016 op vanaf Cape Canaveral in Florida.
Goed twee jaar later bereikte de satelliet zijn doel. Net als de Japanse sonde, cirkelde de Amerikaanse satelliet eerst een tijdlang om de asteroïde om het oppervlak in kaart te brengen.
Ruim een maand geleden, op 20 oktober, daalde de Osiris-rex af naar het oppervlak om een monster te nemen. De sonde verzamelde bodemmateriaal in een soort kom aan het einde van een grijparm. De poging slaagde, maar verliep niet vlekkeloos.
Op foto’s van de grijparm was namelijk te zien dat er na de bemonstering gruis weglekte. Kleine steentjes verhinderden dat de monstergrijper zich hermetisch kon afsluiten. Dat baarde de vluchtleiding niet direct zorgen; de NASA had zich ten doel gesteld ten minste 60 gram bodemmateriaal te verzamelen en er was duidelijk een veelvoud opgepikt.
Om niet onnodig veel gruis te verliezen, besloot de vluchtleiding de weegfase over te slaan en het monster direct op te bergen in de capsule waarmee het materiaal terugkeert naar de aarde.
Volgens planning zet Osiris-rex komend voorjaar koers richting de aarde. Eind september 2023 moet de capsule met gruis van Bennu neerkomen in de Amerikaanse staat Utah.