Il 21 febbraio 2019, cinque anni fa oggi, la sonda giapponese Hayabusa2 ha effettuato con successo il primo campionamento dell’asteroide Ryugu, raccogliendo del materiale dalla sua superficie.
Hayabusa2 è stata il successore della missione Hayabusa, che aveva restituito campioni asteroidali per la prima volta nel giugno 2010. Dopo un’analisi di un anno e mezzo in orbita attorno a Ryugu, asteroide Near Earth di circa 900 metri di diametro, nel 2019 Hayabusa2 ha raccolto campioni dalla superficie (il 21 febbraio) e dal sottosuolo (l’11 luglio). Ha lasciato l’asteroide nel novembre 2019 e ha restituito i campioni sulla Terra il 5 dicembre 2020. La sua missione è stata ora estesa almeno fino al 2031, quando incontrerà il piccolo asteroide in rapida rotazione 1998 KY 26.
Con molteplici carichi scientifici per il telerilevamento e il campionamento e quattro piccoli rover, Hayabusa2 è stata una missione ambiziosa e dal grande successo. La procedura di campionamento è stata meticolosamente pianificata, e la sonda ha documentato scrupolosamente l’intero processo attraverso immagini e dati telemetrici trasmessi alla Terra.
Il programma di campionamento di Ryugu
Il piano originale prevedeva che la sonda raccogliesse fino a tre campioni, in tre manovre distinte e in tre raccoglitori distinti. Sarebbero stati divisi in:
- Materiale superficiale, che presentasse caratteristiche di minerali idrati.
- Materiale superficiale, con evidenza non osservabile o debole di alterazioni acquose.
- Materiale dal sottosuolo.
La raccolta dei primi due campioni di superficie era prevista per la fine di ottobre 2018, ma i rover hanno mostrato la presenza di grandi massi e si è rivelato necessario individuare una zona di atterraggio relativamente sgombra da ostacoli. Il team di missione ha perciò deciso di posticipare il campionamento al 2019, e di valutare varie opzioni nel frattempo.
Il primo campionamento della superficie è stato completato il 21 febbraio 2019 e ha ottenuto una notevole quantità di materiale. Perciò, il secondo campionamento della superficie è stato posticipato e alla fine è stato annullato per ridurre i rischi per la missione.
Il secondo e ultimo campione è stato raccolto da materiale rimosso da sotto la superficie dal dispositivo di simulazione cinetico (SCI) sparato da una distanza di 300 metri. Tutti i campioni sono stati conservati in contenitori sigillati separati all’interno della capsula di ritorno del campione (SRC).
I primi campioni, dalla superficie
Il dispositivo di campionamento di Hayabusa2 aveva un design quasi identico a quello di Hayabusa, con alcune piccole modifiche per soddisfare i requisiti scientifici. La procedura per il campionamento del materiale superficiale prevedeva che un proiettile di tantalio di 5 grammi venisse sparato sulla superficie alla velocità di 300 m/s. I materiali espulsi nell’impatto dovevano poi essere raccolti in un apposito raccoglitore durante la decelerazione della sonda.
Il raccoglitore, insieme ai successivi due previsti per la missione, doveva poi essere inserito in un contenitore sigillato, una volta terminate le tre operazioni di campionamento. Il metodo di sigillatura del contenitore era una guarnizione metallica in alluminio, per evitare la contaminazione dell’aria terrestre dopo il rientro a Terra (come è purtroppo avvenuto per il contenitore di Hayabusa).
La massima priorità del primo campionamento superficiale erano particelle grandi da 0.7 e 3 micrometri, correlate alla presenza di minerali idrati. La presenza di minerali idrati indica infatti che i materiali non hanno subito un forte metamorfismo termico che li ha decomposti.
Il processo di campionamento superficiale ebbe luogo con successo secondo questa procedura il 21 febbraio 2019 (in Giappone erano le prime ore del 22 febbraio). Successivamente, a luglio dello stesso anno, avvenne il secondo campionamento, preceduto da un dispositivo di simulazione di rame lanciato sulla superficie dell’asteroide a una distanza di 500 metri. Con l’esplosione di una carica di 4.5 kg di HMX plastificato per l’accelerazione, il dispositivo scavò un cratere di circa 10 metri di diametro, esponendo materiale incontaminato che venne campionato da Hayabusa2 l’11 luglio 2019.
Cosa ci ha detto su Ryugu la missione Hayabusa 2?
Le prime immagini scattate da Hayabusa2 in avvicinamento a una distanza di 700 km sono state rilasciate il 14 giugno 2018. Hanno rivelato un corpo a forma di diamante, di circa 1 km di diametro, e hanno confermato la sua rotazione retrograda. Tra il 17 e il 18 giugno 2018, Hayabusa2 si è spostata da 330 a 240 km da Ryugu e ha catturato una serie di immagini aggiuntive dal massimo avvicinamento.
Dopo alcuni mesi di esplorazione, gli scienziati della JAXA hanno concluso che Ryugu è in realtà un mucchio di macerie con circa il 50% del suo volume costituito da spazio vuoto. La superficie sarebbe inoltre molto giovane, con un’età di 8.9 milioni di anni.
Le immagini della fotocamera del rover MASCOTTE hanno mostrato che la superficie di Ryugu è porosa, non contiene polvere, e contiene invece due diversi tipi di roccia quasi nera con poca coesione interna.
Cosa sappiamo oggi dall’analisi dei campioni?
I campioni di Ryugu riportati a Terra da Hayabusa2 contengono grani che si sono formati a temperature superiori a 1000 °C, vicino al Sole, e che sono stati successivamente trasportati verso il Sistema Solare esterno. I campioni sono abbastanza morbidi da poter essere tagliati con un coltello e preservano tracce di campo magnetico.
È stata eseguita una simulazione della formazione, che ha mostrato che il corpo genitore di Ryugu si è accumulato 2 milioni di anni dopo la formazione del Sistema Solare. Nei successivi 3 milioni di anni si riscaldò fino a 50°C, provocando reazioni del materiale roccioso con l’acqua. In queste reazioni i silicati anidri diventarono silicati idrati e il ferro divenne magnetite. Il corpo genitore, grande 100 km, venne poi distrutto dalla collisione con un oggetto di diametro inferiore a 10 km e con una velocità d’impatto di circa 5 km/s. Ryugu si formò poi dall’agglomerarsi di materiale lontano dal centro impatto.
Il contenuto di acqua del materiale di Ryugu è tra il 4% e il 7% del peso totale, contenente sali e materia organica. Sono stati notati anche cristalli probabilmente formatisi nell’acqua liquida, che un tempo era presente all’interno del corpo genitore.
Hayabusa2 ha anche recuperato elio e altri gas nobili. Inoltre, sono stati trovati composti organici alifatici ricchi di carbonio, e silicati. Tale associazione non è stata osservata in nessuno studio sui meteoriti e potrebbe essere unica per l’asteroide Ryugu.
Nel marzo 2023, gli scienziati hanno annunciato il rilevamento anche di uracile e vitamina B3 nei campioni. A differenza dei casi precedenti in cui basi azotate e vitamine erano state trovate in alcuni meteoriti ricchi di carbonio, i campioni sono stati raccolti direttamente dall’asteroide e consegnati sulla Terra in capsule sigillate, il che significava che la contaminazione terrestre non era possibile.
Fonti:
[1] www.jaxa.jp
[2] The Sampling System of Hayabusa-2: improvements from the Hayabusa sampler, Tachibana et al. 2013
[3] Hayabusa2: Scientific importance of samples returned from C-type near-Earth asteroid (162173) 1999 JU3, Tachibana et al. 2014
[3] www.nasa.gov
