Oeroude asteroïde Bennu bevat ingrediënten voor leven

De komende weken zal NASA-sonde OSIRIS-REx bodemmonsters nemen van het oppervlak van de asteroïde, maar de eerste observaties zorgen nu al voor grote opwinding onder experts.

Monday, October 12, 2020,
Door Michael Greshko
De aardnabije asteroïde Bennu is iets groter en breder dan het Empire State Building. Het is ...

De aardnabije asteroïde Bennu is iets groter en breder dan het Empire State Building. Het is voor zover bekend de asteroïde met de grootste kans om in de komende 150 jaar op aarde in te slaan. Sinds het einde van 2018 bevindt het ruimtevaartuig OSIRIS-RExzich in een omloopbaan rond Bennu, waar het de geheimen van dit stuk ruimtepuin probeert te ontrafelen.

Foto van NASA/Goddard/University of Arizona

Van veraf lijkt de asteroïde Bennu op een driehonderd meter grote draaitol die door de ruimte zweeft. Maar dankzij de nabijheid van de NASA-sonde OSIRIS-REx, die op 20 oktober bodemmonsters van het oppervlak van Bennu zal nemen, hebben wetenschappers al een goed zicht op het hemellichaam. Uit de nieuwe observaties blijkt dat het terrein op Bennu – en daarmee ook de oorsprong van de asteroïde – veel diverser en complexer is dan wie dan ook had gedacht.

In een zestal wetenschappelijke artikelen dat vorige week in de tijdschriften Science en Science Advances is gepubliceerd, bespreekt het OSIRIS-REx-team nieuwe kaarten met een hoge resolutie die zijn samengesteld vanaf het moment dat de sonde in 2018 bij Bennu arriveerde. In de studies worden nieuwe details gepresenteerd over het kleinste hemellichaam dat ooit vanuit een omloopbaan door een ruimtevaartuig is bestudeerd, en deze details kunnen een hiaat in onze kennis over asteroïden opvullen.

Met behulp van telescopen kunnen astronomen asteroïden vanaf de aarde in beeld krijgen, maar daarmee kunnen alleen objecten ter grootte van een stad of provincie worden onderscheiden. Een deel van de ontbrekende kennis over deze hemellichamen wordt aangevuld met het onderzoek naar meteorieten, die wetenschappers hier op aarde gedetailleerd kunnen bestuderen, maar deze stukjes ruimtepuin vertellen lang niet het hele verhaal. “De nieuwe gegevens vallen in het gebied tussen de beide schaalgrootten in en helpen ons om details te ontwaren die we anders nooit zouden zien,” zegt Andy Rivkin, een planetoloog van het Applied Physics Laboratory van de Johns Hopkins University die niet bij het onderzoek naar Bennu was betrokken.

Op deze volledige kaart van Bennu, die met behulp van infraroodspectroscopie is samengesteld, lichten gebieden met een hoog gehalte aan koolstofhoudend materiaal, zoals organische moleculen en koolstofmineralen, in rood op. Aders in sommige grote rotsblokken wijzen erop dat in de begintijd van het zonnestelsel water in vloeibare vorm aanwezig moet zijn geweest op het veel grotere hemellichaam waaruit Bennu is voortgekomen.

Foto van kaart: Simon et al., Science (2020)

Het is vooral deze merkwaardig gevormde asteroïde die aanwijzingen zou kunnen bevatten voor de ultieme oorsprong van het leven, en dat is ook de reden dat de NASA in 2016 de sonde OSIRIS-REx naar Bennu stuurde om er bodemmonsters te nemen. Bennu maakt deel uit van een groep asteroïden waarvan bekend is dat ze koolstofhoudende organische moleculen bevatten – ingrediënten die essentieel zijn voor het leven zoals we dat op aarde kennen – en ook mineralen die uitsluitend door de inwerking van water zijn veranderd. Onderzoekers denken dat tenminste een deel van het water en de organische moleculen op onze eigen planeet afkomstig is van asteroïden, en dus zouden objecten als Bennu de aarde mogelijk hebben voorzien van de chemicaliën die nodig zijn voor het leven.

Daarnaast vormt Bennu een potentieel gevaar voor de aarde. Zijn omloopbaan rond de zon kruist die van onze planeet en er bestaat een kans van ongeveer één op 2700 dat hij tegen het einde van de 22ste eeuw op aarde zou kunnen inslaan, waardoor zorgvuldig onderzoek naar deze brok steen des te belangrijker is.

Waterige oorsprong

Hoewel veel van de rotsblokken waaruit Bennu is opgebouwd afkomstig zijn uit de begindagen van het zonnestelsel, is Bennu zelf het product van meer recente chaos. Onderzoekers denken dat ongeveer een miljard jaar geleden een hemellichaam van zo’n honderd kilometer doorsnede in de asteroïdengordel werd verwoest door een enorme inslag. Daarbij ontstonden grote hoeveelheden puin, waaruit een groep kleinere asteroïden is voortgekomen, waaronder ook Bennu.

Toen het oorspronkelijke hemellichaam nog heel jong was, bezat het genoeg interne hitte om water in vloeibare vorm in zijn bodem vast te houden. Terwijl dit water door scheuren sijpelde, werden daar in de loop der millennia koolstofmineralen afgezet. Terwijl Bennu door de werking van de zwaartekracht uit brokstukken van de grote asteroïde werd opgebouwd, bleven deze oer-aders intact in de grote rotsblokken die nu over het oppervlak van Bennu verspreid liggen.

De grootste koolstofader die tot nu toe door OSIRIS-REx is waargenomen, is ongeveer een meter lang. Uit de lengte en dikte van deze aders blijkt dat de grote asteroïde waaruit Bennu voortkwam gedurende duizenden en misschien wel miljoenen jaren veel hydrothermale activiteit moet hebben vertoond. 

“Dat is de reden waarom we de ruimte met sondes onderzoeken,” zegt Hannah Kaplan, planetologe bij het Goddard Space Flight Center van de NASA, lid van het OSIRIS-REx-team en een van de auteurs van de nieuwe studies. “We hadden niet verwacht dat we dit zouden aantreffen en we kunnen het vanaf de aarde niet zien, dus moesten we van behoorlijk dichtbij rond de asteroïde gaan vliegen om het te ontwaren.”

De koolstofaders kwamen aan het licht toen OSIRIS-REx een enorme hoeveelheid data met hoge resolutie vergaarde. Rivkin vertelt dat een van de instrumenten aan boord van het ruimtevaartuig de samenstelling van Bennu’s oppervlak bestudeert, en dat met een resolutie waarbij objecten ter grootte van een basketbalveldje kunnen worden onderscheiden. Een ander instrument brengt kleurvariaties in het terrein op Bennu in kaart, met een onderscheidend vermogen van een velletje A4. En met een derde instrument weten de meekijkende wetenschappers zelfs objecten ter grootte van een postzegel op het oppervlak van Bennu te ontwaren.

Vreemde ruimterots

Bennu is een poreuze “puinhoop” die losjes bijeen wordt gehouden door de zeer geringe zwaartekracht van het hemellichaam, die acht miljoen maal minder sterk is dan die op aarde. Dat maakt het verkennen van deze vreemde wereld een avontuur dat in Alice in Wonderland niet zou misstaan. 

Sinds OSIRIS-REx in een omloopbaan rond de asteroïde werd gebracht, heeft de sonde onverwachte details geobserveerd. Zo zijn bizarre ‘popcorn-rotsen’ waargenomen, die zichzelf vanaf het oppervlak van Bennu lanceren, waarschijnlijk als gevolg van de opwarming door de zon. Tussen de asfaltkleurige rotsblokken op Bennu heeft het ruimtevaartuig zelfs brokstukken van een andere asteroïde gespot, namelijk van Vesta. De sonde slaagde daarin door het chemische signaal van de mix van mineralen op Vesta te herkennen.

Illustratie van de NASA-sonde OSIRIS-REx, die binnenkort bodemmonsters van de asteroïde Bennu zal nemen.

Foto van Illustratie: NASA/Goddard/University of Arizona

In de zes nieuwe studies bespreken de auteurs ook de vondst van twee typen nieuwe rotsblokken op het oppervlak, één met een harde en één met een zachtere samenstelling. Ook zagen ze subtiele variaties in de kleur en plaatselijke dichtheid van de asteroïde, en in zijn vermogen om warmte vast te houden. Daarnaast bestudeerden ze de verschillen tussen het terrein op het noordelijk en het zuidelijk ‘halfrond’ van Bennu. Al deze gegevens kunnen meer vertellen over het ontstaan van de asteroïde en over de wijze waarop het hemellichaam in de loop der millennia in het vacuüm van de ruimte is verweerd.

OSIRIS-REx bevestigde dat bijna het hele oppervlak van Bennu is bedekt met koolstofhoudende organische moleculen. Op basis van gegevens over meteorieten verwachtten wetenschappers al sinds lange tijd dat dit soort moleculen overvloedig op Bennu aanwezig zouden zijn. Maar nu hun hypothese is bevestigd, hebben ze des te meer vertrouwen in de wetenschappelijke waarde van de bijzondere ‘touch-and-go’-missie van 20 oktober, waarbij OSIRIS-REx zal proberen om bodemmonsters van de asteroïde te nemen.

Op de locatie waar de monsters genomen zullen worden, met de bijnaam ‘Nightingale’, is het terrein verraderlijk, onder meer vanwege een rotsblok van drie verdiepingen hoog en een doorsnede van veertien meter (in het midden van de opname) met de bijnaam ‘Mount Doom’.

 

Foto van NASA/Goddard/University of Arizona (Mosaic of 55 images)

Tijdens een oefenafdaling nadert de mechanische arm waarmee OSIRIS-REx bodemmonsters van Bennu zal nemen, het oppervlak van de asteroïde tot op enkele meters. Het is de bedoeling dat tijdens de ‘in and out’-manoeuvre op z’n minst enkele tientallen grammen en mogelijk zelfs twee kilo aan bodemmateriaal van de asteroïde wordt vergaard.

Foto van NASA/Goddard/University of Arizona

Over een kleine tien dagen zal het ruimtevaartuig langzaam afdalen in een krater met de naam ‘Nightingale’ – een van de vele landschapskenmerken op de asteroïde die door de wetenschappers van vogelnamen zijn voorzien. Binnen enkele seconden zal de sonde minstens zestig gram aan gruis en grind van het oppervlak van Bennu oppikken. Daarna zal OSIRIS-REx weer opstijgen en terug naar de aarde vliegen, waar hij in 2023 wordt verwacht. 

“In elk bodemmonsters dat we mee terug naar de aarde brengen, van welke locatie op Bennu ook, zouden deze gehydrateerde mineralen en koolstofhoudende materialen aanwezig moeten zijn,” zegt Amy Simon, hoofdwetenschappers aan het Goddard Space Flight Center van de NASA, lid van het OSIRIS-REx-team en een van de auteurs van de nieuwe studies.

Het plannen van de ‘touch-and-go’-manoeuvre was een complexe taak. OSIRIS-REx was ontworpen op basis van de aanname dat het oppervlak van Bennu bedekt zou zijn met fijn gruis. Maar in plaats daarvan is de asteroïde bezaaid met rotsblokken die zo groot zijn als een klein gebouw. Om veilig naar het oppervlak te kunnen afdalen, moesten de onderzoekers Bennu tot op een kleine tien centimeter volledig in kaart brengen en halverwege de missie zelfs de navigatiesoftware van het ruimtevaartuig aanpassen.

Met minder dan tien dagen te gaan voordat OSIRIS-RExzijn gewaagde afdaling zal inzetten, is de spanning te snijden. 

“Ik ben nog niet nerveus, maar als je me het op de dag zelf vraagt, is het een heel ander verhaal,” zegt Simon lachend. “Laten we even afkloppen, maar tot nu toe is het een ongelooflijke ervaring.”

Dit artikel werd oorspronkelijk in het Engels gepubliceerd op NationalGeographic.com

Lees meer