소행성 표면에서 최초로 물 분자 발견

2024년 2월 17일 토요일 오전 10시 27분(AEDT)
CNN의 Wonder Theory 과학 뉴스레터에 가입하세요. 매혹적인 발견, 과학적 발전 등에 관한 뉴스를 통해 우주를 탐험해 보세요.

소행성 표면에서 처음으로 물 분자가 감지되어 태양계 형성의 잔재물이 단지 말라버린 우주 암석이 아니라는 사실을 입증했습니다.

천문학자들은 소행성이 우리 행성에 충돌한 영향이 초기 지구에 물과 기타 원소를 전달하는 데 도움이 되었을 수 있다고 믿고 있으며, 새로운 연구에 따르면 소행성에서 물의 증거를 찾는 것이 그 이론을 뒷받침할 수 있다고 합니다.

이 데이터는 현재 은퇴한 적외선 천문학용 성층권 천문대 항공 망원경의 장비에서 수집되었습니다. SOFIA라고 불리는 적외선 망원경은 적외선을 차단하는 지구 대기의 99% 상공의 성층권을 비행하도록 개조된 보잉 747SP 항공기에 탑재되어 비행했습니다.

SOFIA 망원경 또는 FORCAST 장비용 희미한 물체 적외선 CAmera를 통해 천문학자들은 화성과 목성 궤도 사이의 주 소행성대에 있는 두 개의 소행성인 Iris와 Massalia에서 물 분자를 탐지할 수 있었습니다. 둘 다 태양으로부터 2억 2,310만 마일 이상 떨어져 있습니다.

이 연구 결과는 월요일 The Planetary Science Journal에 게재되었습니다.

천문학자들은 망원경이 달에 물이 있다는 증거를 발견한 후 SOFIA를 사용하여 소행성을 연구하도록 영감을 받았다고 샌안토니오에 있는 Southwest Research Institute의 연구 과학자이자 수석 연구 저자인 Dr. Anicia Arredondo가 말했습니다.

이전에 캘리포니아주 마운틴뷰에 있는 NASA 에임스 연구 센터의 연구 과학자이자 연구 공동 저자인 매기 맥아담(Maggie McAdam) 박사는 다른 망원경을 사용하면서 두 소행성에서 수화의 증거를 발견했습니다. 그러나 연구자들은 물이나 수산기와 같은 다른 분자 화합물이 수화를 유발하는지 여부를 확신하지 못했다고 Arredondo는 말했습니다.

Arredondo는 “SOFIA에 대한 새로운 관찰 결과 그들이 본 것은 실제로 물이었다는 것이 확실하게 밝혀졌습니다.”라고 말했습니다. “그러나 이 물체들은 S급 소행성의 일부입니다. 즉, 대부분 규산염으로 만들어졌으며, 맥아담 박사의 결과까지는 완전히 건조된 것으로 가정되었습니다.”

건조한 우주 표면에서 물 찾기
팀이 발견한 물의 양은 토양 1입방미터 안에 갇혀 있는 12온스짜리 물병의 양과 대략 비슷하다고 Arredondo는 말했습니다. 이는 SOFIA의 달 발견과 비슷합니다. 망원경은 2020년 달 남반구에서 가장 큰 분화구 중 하나에서 물 분자의 신호를 포착했습니다.

달 표면에서 발견되는 물과 마찬가지로 “소행성에서도 물은 미네랄과 결합할 수 있을 뿐만 아니라 규산염에 흡착되어 규산염 충격 유리에 갇히거나 용해될 수 있습니다”라고 Arredondo는 말했습니다.

소행성은 우리 태양계에서 행성이 형성될 때 남은 찌꺼기입니다. 그들의 구성을 연구하면 천문학자들은 우리 우주 이웃에서 소행성이 어디서 유래했는지 알 수 있습니다.

Arredondo는 이메일을 통해 “태양계가 형성될 때 태양에서 멀리 떨어진 물질이 태양에 가까이 있는 물질보다 더 빨리 냉각되었기 때문에 태양까지의 거리에 따라 다양한 물질이 형성되었습니다.”라고 말했습니다. “그래서 지구나 화성과 같은 내부 행성은 암석으로 만들어졌고, 해왕성과 천왕성과 같은 외부 행성은 얼음과 가스로 만들어졌습니다.”

아이리스(Iris)와 마살리아(Massalia)에서 물을 감지하면 천문학자들은 이러한 특정 소행성의 역사를 추적하는 데 도움이 될 수 있으며, 이들 소행성의 형성이 열에 의해 물이 끓어오르는 것을 방지할 수 있을 만큼 태양으로부터 충분히 멀리 떨어진 곳에서 발생했음을 시사합니다.

태양계 전역에서 물 찾기
연구원들은 SOFIA를 사용하여 다른 두 소행성에서 물을 찾으려고 시도했지만 탐지가 너무 희미했습니다. 이제 팀은 James Webb 우주 망원경을 사용하여 다양한 소행성에 초점을 맞추고 물 특징을 검색하고 있습니다.

Webb 관측이 진행되는 동안 Arredondo는 예비 결과를 통해 팀이 강력한 적외선 망원경을 사용하여 30개의 소행성을 더 관찰할 시간을 요청하도록 장려했다고 말했습니다.

Arredondo는 “JWST 망원경은 SOFIA 망원경보다 훨씬 크기 때문에 더 높은 품질로 데이터를 수집할 수 있고 더 짧은 시간에 더 많은 소행성에 대한 데이터를 수집할 수 있습니다.”라고 말했습니다. “JWST를 사용하여 다양한 소행성을 관찰하여 물의 특징을 찾고 소행성대에 있는 물의 목록을 작성할 수 있기를 바랍니다.”

Webb은 천문학자들이 태양계 전체의 물 분포와 다양한 유형의 소행성의 구성을 더 잘 이해하는 데 도움이 될 수 있습니다.

Arredondo는 “우리는 규산염이 풍부한 소행성에서 물을 발견할 것이라고는 전혀 예상하지 못했습니다.”라고 말했습니다. “소행성의 수분 공급에 관해 이야기할 때 대부분 NASA의 OSIRIS-REx 임무가 수행된 소행성 Bennu와 같이 탄소가 풍부한 소행성에 대해 이야기합니다. 그래서 이제 저는 수분량과 구성 사이의 추세를 찾고 싶습니다. 나는 탄소가 풍부한 소행성이 그보다 훨씬 더 많은 물을 가지고 있는지 알고 싶습니다.

Water molecules detected on the surface of asteroids for the first time

Ashley Strickland, CNN

Sat, 17 February 2024 at 10:27 am AEDT

Sign up for CNN’s Wonder Theory science newsletter. Explore the universe with news on fascinating discoveries, scientific advancements and more.

Water molecules have been detected on the surface of asteroids for the first time, proving that these remnants from the formation of our solar system aren’t just dried-up space rocks.

Astronomers believe that the impact of asteroids crashing into our planet may have helped deliver water and other elements to early Earth, so finding evidence of water on asteroids could support that theory, according to a new study.

The data was collected from an instrument on the now-retired Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy airborne telescope. Called SOFIA, the infrared telescope flew aboard a Boeing 747SP aircraft modified to fly through the stratosphere above 99% of Earth’s atmosphere, which blocks infrared light.

The Faint Object infraRed CAmera for the SOFIA Telescope, or FORCAST instrument, allowed astronomers to detect water molecules on Iris and Massalia, two asteroids in the main asteroid belt between the orbits of Mars and Jupiter. Both are more than 223.1 million miles from the sun.

The findings were published Monday in The Planetary Science Journal.

Astronomers were inspired to use SOFIA to study asteroids after the telescope spotted evidence of water on the moon, said lead study author Dr. Anicia Arredondo, research scientist at the Southwest Research Institute in San Antonio.

Evidence of hydration had been found on the two asteroids previously by study coauthor Dr. Maggie McAdam, research scientist at NASA’s Ames Research Center in Mountain View, California, while using a different telescope. But researchers weren’t sure whether water or another molecular compound such as hydroxyl caused the hydration, Arredondo said.

“Our new observations with SOFIA definitively said that what they saw was indeed water,” Arredondo said. “But these objects are part of the S-class of asteroids, which means they are mostly made of silicates, and up until Dr. McAdam’s results, they were assumed to be completely dry.”

Finding water on dry cosmic surfaces

The amount of water the team detected was roughly equivalent to that of a 12-ounce bottle of water trapped within a cubic meter of soil, Arredondo said, which is comparable SOFIA’s moon finding. The telescope picked up on the signature of water molecules in one of the largest craters in the moon’s southern hemisphere in 2020.

Like the water found on the lunar surface, “on asteroids, water can also be bound to minerals as well as adsorbed to silicate and trapped or dissolved in silicate impact glass,” Arredondo said.

Asteroids are the leftovers from when the planets formed in our solar system. Studying their compositions can tell astronomers where in our cosmic neighborhood the asteroids originated.

“When the solar system was forming, different materials formed based on their distance to the Sun because material (farther) from the Sun cooled down faster (than) material nearer to the Sun,” Arredondo said via email. “That’s why the inner planets like Earth and Mars are made of rock and the outer planets like Neptune and Uranus are made of ice and gas.”

Detecting water on Iris and Massalia can help astronomers trace the history of these particular asteroids, suggesting their formation took place far enough away from the sun to avoid having their water boiled away by heat.

Searching for water across the solar system

The researchers attempted to look for water on two other asteroids using SOFIA, but the detection was too faint. Now, the team is using the James Webb Space Telescope to zero in on different asteroids and search for water signatures.

While the Webb observations are ongoing, Arredondo said the preliminary results have encouraged the team to request time to observe 30 more asteroids using the powerful infrared telescope.

“The JWST telescope is much larger than the SOFIA telescope, so it can collect data with higher quality, and it can collect data for more asteroids in a shorter amount of time,” Arredondo said. “I hope to be able to observe many different asteroids with JWST to look for this signature of water, and hopefully be able to take inventory of the water in the asteroid belt.”

Webb could help astronomers better understand the distribution of water across the solar system, as well as the composition of different types of asteroids.

“We really weren’t expecting to find water on these silicate-rich asteroids,” Arredondo said. “Mostly when we talk about hydration on asteroids, we are talking about more carbon-rich asteroids, like asteroid Bennu that NASA’s OSIRIS-REx mission went to. So now I want to look for trends between (the) amount of hydration and composition. I want to know if the carbon-rich asteroids have significantly more water than silicate-rich asteroids, or if they have similar amounts.”

For more CNN news and newsletters create an account at CNN.com