Evidência de isótopos de oxigênio de amostras de Ryugu para entrega precoce de água à Terra por condritos CI

Sep 08, 2023

Nature Astronomy volume 7, páginas 29–38 (2023) Citar este artigo

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A entrega de água ao Sistema Solar interior, incluindo a Terra, ainda é um tema debatido. Um papel preferencial para asteróides hidratados neste processo é suportado por medições isotópicas. Os meteoritos de condritos carbonáceos (CC) representam nossa principal fonte de informações sobre esses asteróides ricos em voláteis. No entanto, a destruição de materiais mais fracos durante a entrada na atmosfera cria um viés em nossos dados de CC. O retorno de materiais de superfície do asteroide tipo C 162173 Ryugu pela espaçonave Hayabusa2 oferece uma oportunidade única para estudar materiais primitivos de alta porosidade e baixa densidade, não representados no registro do meteorito. Medimos a composição de isótopos de oxigênio a partir de quatro partículas Ryugu e mostramos que elas se assemelham mais aos raros condritos CI (tipo CC Ivuna), mas com algumas diferenças que atribuímos à contaminação terrestre dos meteoritos CI. Sugerimos que o material relacionado com o CI é amplamente difundido entre os asteróides carbonáceos e uma fonte mais importante de água da Terra e outros voláteis do que indica sua presença limitada em nossa coleção de meteoritos.

Entre junho de 2018 e novembro de 2019, a espaçonave JAXA Hayabusa2 fez observações e medições espectroscópicas detalhadas do asteróide tipo C 162173 Ryugu. O material de dois locais diferentes no asteróide foi coletado e devolvido à Terra em 6 de dezembro de 2020 (ref. 1). Uma amostra foi armazenada na Câmara A da cápsula de retorno e a outra, coletada perto de uma cratera formada por um impactor, foi armazenada na Câmara C. Dados espectroscópicos de infravermelho próximo obtidos durante observações orbitais do asteroide Ryugu indicaram que ele era composto de material " semelhantes aos meteoritos condritos carbonáceos termicamente e/ou metamorfoseados por choque" (refs. 2,3), com uma correspondência potencial para os condritos CY (tipo Yamato)4. Em contraste com essa interpretação, os estudos iniciais de curadoria nas instalações da JAXA ISAS sugeriram que as amostras devolvidas eram "mais semelhantes aos condritos CI" (ref. 1). Essas classificações contraditórias só podem ser resolvidas por estudos de caracterização detalhados das partículas Ryugu. Em particular, a análise de isótopos de oxigênio de alta precisão é amplamente reconhecida como a técnica mais poderosa para estabelecer as inter-relações entre amostras individuais e grupos de meteoritos bem caracterizados. Os resultados apresentados aqui fornecem uma base sólida para avaliar a relação entre as amostras de Ryugu e o inventário de meteoritos de condritos carbonáceos (CC).

Subamostras de quatro partículas Ryugu distintas foram analisadas quanto às suas composições isotópicas de oxigênio em massa por fluoração a laser, usando uma técnica de 'disparo único'5,6 (Métodos). Três das quatro amostras analisadas eram da Câmara C (C0014,21; C0068,21; C0087,2) e uma da Câmara A (A0098,2). As técnicas de transporte, carregamento e análise das amostras utilizadas neste estudo garantiram que em nenhum momento as partículas fossem expostas à contaminação atmosférica (Métodos).

As quatro partículas das quais foi extraído o material analisado são constituídas predominantemente por filossilicatos de granulação fina e grossa, variando entre aproximadamente 64 e 88 vol% (ref. 7) (Figs. 1a,b). Silicatos anidros (olivina e piroxênio) não foram observados em nenhuma dessas quatro partículas, mas raros exemplos foram identificados em outras partículas de Ryugu8,9. Os filossilicatos compreendem um intercrescimento serpentina-saponita e possuem composições a granel que se sobrepõem totalmente às encontradas em CIs7. Minerais carbonáticos, principalmente dolomita, com menor Ca-carbonato e breunerita, estão presentes em quantidades altamente variáveis ​​(aproximadamente 2 a 21 vol%)7. Magnetita (aproximadamente 3,6 a 6,8 vol%), como framboides, plaquetas e agregados esféricos, e sulfetos minerais (aproximadamente 2,4 a 5,6 vol%) também estão presentes na matriz rica em filossilicatos (Fig. 1a,b)7,9. As partículas de Ryugu têm uma alta porosidade média de 41% e, consequentemente, uma baixa densidade média de 1.528 ± 242 kg m–3, comparável à do condrito CI Orgueil ou ao meteorito primitivo não agrupado Tagish Lake9.