Guillaume Rolland Un groupe de recherche de l’Université de Kobe a démontré que la chaleur générée par l’impact d’un petit corps astronomique pourrait permettre une altération aqueuse (*1) et la development de solides organiques à la area d’un astéroïde. Ils y sont parvenus en menant d’abord des expériences de cratère d’impact à grande vitesse en utilisant un matériau cible semblable à un astéroïde et en mesurant la distribution de chaleur submit-impact autour du cratère résultant. À partir de ces résultats, ils ont ensuite établi une règle empirique pour la température maximale et la durée du chauffage, et ont développé un modèle de conduction thermique à partir de cela.
Le groupe de recherche était composé des membres suivants de la Graduate School of Science de l’Université de Kobe Conférencier YASUI Minami, TAZAWA Taku (étudiant en 2e année de grasp au second de la recherche), HASHIMOTO Ryohei (alors en 4e année de premier cycle à la Faculté des sciences) et le professeur ARAKAWA Masahiko, en as well as du chercheur principal associé du JAXA Place Exploration Middle OGAWA Kazunori (qui était spécialiste strategy à l’Université de Kobe au instant de l’étude).
Ces résultats ont élargi la plage spatiale et temporelle sur laquelle les disorders nécessaires à l’altération aqueuse et à la development de solides organiques pourraient se produire.
Ces résultats de recherche ont été publiés dans la revue scientifique britannique Communications Earth and Environment (Character Publishing Group) le 18 mai 2021.
Details principaux
- Les chercheurs ont utilisé du gypse poreux comme imitation d’astéroïde et y ont inséré plusieurs thermocouples (*2). Ils ont mené des expériences d’impact à grande vitesse sur cette cible à des vitesses d’impact de 1 km/s et as well as,
- Cela a révélé que, quelle que soit la vitesse d’impact et la taille et la densité du projectile, la température maximale et sa durée dépendaient de la length sans dimension (la length du issue d’impact mise à l’échelle par le rayon du cratère)
- À l’aide des résultats ci-dessus. Ces calculs suggèrent qu’à des distances inférieures à 2 unités astronomiques (*3), une altération aqueuse peut se produire si le cratère a un rayon de additionally de 20 km, et la development de solides organiques peut être supportée par des cratères de additionally de 1 km
- Ces découvertes permettront à un nombre accru de corps astronomiques d’être considérés comme candidats à la source de l’eau et des substances organiques nécessaires au début de la vie sur Terre
Fond de recherche
On pense que l’eau et les substances organiques nécessaires au début de la vie sur Terre sont le résultat d’une comète ou d’un astéroïde impactant la planète. Des minéraux et des substances organiques ayant subi une altération aqueuse ont été découverts dans des météorites (d’où proviennent les astéroïdes). Cependant, une supply de chaleur est nécessaire pour les réactions chimiques qui provoquent l’altération aqueuse et la development de solides organiques à l’intérieur des astéroïdes.
Une resource de chaleur suffisamment forte est le chauffage de la désintégration radioactive du 26Al (aluminium, *5), un nucléide radioactif à courte durée de vie trouvé à l’intérieur des roches. Cependant, il est dit que le chauffage radioactif qui a provoqué l’altération aqueuse et la development de solides sur les corps mom and dad des astéroïdes (*4) n’aurait pu se produire qu’au début de l’histoire du système solaire en raison de la courte demi-vie du 26Al (720 000 ans).
Ces dernières années, la théorie selon laquelle la chaleur d’impact générée lorsqu’un petit corps astronomique heurte un astéroïde pourrait également être une source de chaleur practical a commencé à attirer l’attention. Cependant, on ne sait pas combien de chaleur est générée en fonction des caractéristiques du corps astronomique (taille, densité, vitesse d’impact) et à quelle length à l’intérieur de l’astéroïde cette chaleur générée est transmise. Jusqu’à présent, aucune étude n’a étudié expérimentalement ce processus de génération et de propagation de chaleur pour déterminer si une altération aqueuse et la development de substances organiques seraient possibles.
Méthodologie de recherche
Ce groupe de recherche a mené des expériences en laboratoire pour étudier la relation entre la chaleur d’impact générée sur un astéroïde (à la suite de l’impact d’un petit corps astronomique) et les caractéristiques de l’impact. Pour la cible, ils ont utilisé du gypse (un minéral poreux composé de sulfate de calcium dihydraté) pour imiter un astéroïde. Ils ont accéléré les projectiles sur la cible à des vitesses d’impact élevées contains entre 1 km/s et 5 km/s à l’aide du canon à gaz horizontal à deux étages de l’Université de Kobe. Dans cette série d’expériences, les chercheurs ont modifié la taille, la densité, la vitesse d’impact des projectiles et les positions des thermocouples afin d’étudier les différences de durée de chaleur en fonction des caractéristiques de l’impact.
le groupe de recherche a étudié la température maximale et sa durée, et a examiné comment cela était lié aux caractéristiques d’impact. En utilisant la length sans dimension obtenue en normalisant la distance du point d’impact (où le projectile a touché la cible) par le rayon du cratère, ils ont réussi à déterminer comment la température maximale et sa durée sont modifiées par les caractéristiques de l’impact et ont proposé une règle de pouce pour cela.
Par la suite, la design d’un modèle de conduction thermique intégrant cette règle empirique leur a permis de calculer la répartition de la chaleur autour du cratère formé à la area de l’astéroïde.
Ces résultats ont montré qu’une altération aqueuse pourrait se produire si un cratère d’un rayon de plus de 20 km se formait à moins de 2au du Soleil. De furthermore, ils ont estimé que même un petit cratère d’un rayon de 100 m sur un astéroïde à moins de 4 ua pourrait chauffer jusqu’à 100 ° C, ce qui signifie qu’il pourrait soutenir la development de solides organiques. La plupart des astéroïdes sont situés à moins de 4au. Les chercheurs ont également découvert que si un cratère d’un rayon de moreover de 1 km se forme à moins de 2au, la circonférence du cratère peut chauffer jusqu’à 0°C (la température à laquelle la glace devient de l’eau), permettant ainsi la formation de solides organiques.
Développements ultérieurs
On pense que le chauffage de la désintégration radioactive du 26Al déclenche les réactions chimiques d’altération aqueuse et de development de solides organiques sur les astéroïdes. Cependant, ce réchauffement ne peut se produire qu’à proximité du noyau d’astéroïdes relativement gros, mesurant des dizaines de kilomètres de diamètre. De in addition. D’un autre côté, des collisions entre astéroïdes se produisent encore aujourd’hui, et il est feasible que de telles collisions chauffent la floor même de petits astéroïdes, à problem que l’impact ne détruise pas l’astéroïde lui-même. En d’autres termes, ces résultats de recherche montrent que le potentiel des astéroïdes à soutenir l’altération aqueuse et la development de solides organiques est temporairement et spatialement bien additionally significant qu’on ne le pensait auparavant.
Ensuite. Si des minéraux ou des substances organiques altérés par l’eau devaient être découverts dans les échantillons collectés, cela pourrait fournir des preuves des effets du chauffage par influence.
Glossaire
1. Altération aqueuse : Il s’agit du moment où les minéraux à l’intérieur d’une roche changent à la suite d’une réaction chimique entre la roche et l’eau.
2. Thermocouple :, chacune faite de métaux différents.
3. Unités astronomiques (au) : La length du centre du Soleil. Une unité astronomique est la distance entre le centre du Soleil et la Terre (environ 150 hundreds of thousands de kilomètres).
4. Corps dad and mom d’astéroïdes : Corps astronomiques d’où proviennent les astéroïdes actuels. ou sont une agrégation de fragments ré-accumulés par gravité.
5. Chauffage de désintégration radioactive du 26AI (un nucléide radioactif à courte durée de vie) :
Un nucléide est un variety distinctive de noyau caractérisé par un nombre spécifique de protons ou de neutrons. Parmi ceux-ci. Au cours de ce processus, de l’énergie est également émise, générant de la chaleur. Lorsque le 26Al se désintègre, il devient 26Mg (magnésium), mais le temps qu’il faut à la moitié des noyaux atomiques du 26Al pour se désintégrer (c’est-à-dire la demi-vie) est relativement courtroom de 720 000 ans.
Temps de diffusion thermique :
Estimation du temps nécessaire à la dispersion de la chaleur de la source de chaleur. Dans cette étude, cela a été calculé comme (rayon du cratère)2 / (coefficient de diffusion thermique). Le coefficient de diffusion thermique est la valeur caractéristique de la matière.
Remerciements
Une partie de ces expériences a été réalisée en collaboration avec l’installation d’impact hypervitesse de l’Institut des sciences spatiales et astronautiques (ISAS) de la JAXA. En outre, cette recherche a reçu un financement des éléments suivants : une subvention de recherche scientifique fondamentale de la Fondation Sumitomo (thème de recherche :: Implications pour l’évolution thermique des astéroïdes », Investigateur principal : Yasui Minami), et JSPS KAKENHI accorde JP16K17794 (chercheur principal : Yasui Minami), JP16H04041 et JP19H00719 (chercheur principal : Arakawa Masahiko).
