Chelyabinskiin törmänneen asteroidin alkuperä selvisi

Helmikuun 15. päivän aamuna vuoden 2013 alussa venäläisen Chelyabinskin kaupungin asukkaat todistivat noin 20 metrin läpimittaisen asteroidin tuhoutumista Maan ilmakehässä. Asteroidin törmäys ilmakehään tuotti näyttävän savuvanan ja voimakkaan paineaallon, joka rikkoi esimerkiksi tuhansia ikkunoita ja romahdutti sinkkitehtaan katon. Noin 1600 ihmistä loukkaantui, pääosin lasinsirpaleista, mutta kuolonuhreilta vältyttiin.

Olga Popovan, Venäjän tiedeakatemia, ja Peter Jenniskensin, SETI-instituutti ja NASA Ames, vetämä kansainvälinen tutkimuskonsortio kävi paikan päällä haastattelemassa silminnäkijöitä, dokumentoi meteoriittilöytöjä sekä kalibroi lukuisat videot ja kuvat, joita törmäyksestä saatiin. Kootun aineiston perusteella asteroidille kyettiin muun muassa laskemaan rata, joka lopulta johti sen törmäyskurssille Maan kanssa.

- Ratatiedon avulla pystytään arvioimaan, mistä kyseinen asteroidi on alunperin päätynyt osaksi lähiasteroidipopulaatiota, sanoo tutkijatohtori Mikael Granvik, joka pyydettiin mukaan tutkimuskonsortioon selvittämään kysymystä Chelyabinskin asteroidin alkuperästä. Hän työskentelee Suomen Akatemian rahoituksella Helsingin yliopiston fysiikan laitoksessa.

Ratatiedon avulla Granvik päätteli, että Chelyabinskin asteroidi oli todennäköisesti lähtöisin Marsin ja Jupiterin välissä olevan asteroidien päävyöhykkeen sisäreunasta. Ratatason pieni kaltevuus viittasi Flora-asteroidiperheeseen. Tarkemmassa analyysissä Chelyabinskin meteoriitit osoittautuivat niin sanotuiksi LL kondriiteiksi.

- Ainoastaan kerran aikaisemmin LL kondriiti on kytketty tiettyyn osaan asteroidien päävyöhykettä. Tämä tapahtui vuonna 2011, kun japanilaisen Hayabusa-asteroidiluotaimen Maahan tuomia näytteitä lähiasteroidi Itokawasta päästiin tutkimaan laboratoriossa, kertoo Granvik. Jo vuonna 2006 oli Itokawan radan perusteella päätelty, että sen todennäköinen alkuperä on Flora-asteroidiperheessä.

Yhdistämällä Itokawan ja Chelyabinskin asteroidin alkuperätodennäköisyydet ja olettamalla, että kaikki LL kondriitit tulevat yhdestä lähteestä, ryhmä veti johtopäätöksen, että LL kondriitit tulevat lähes 90 prosentin todennäköisyydellä juuri Flora-asteroidiperheestä.

Chelyabinskin meteoriittien laboratorioanalyyseissä selvisi myös, että tämä asteroidi oli matkannut avaruudessa itsenäisenä kappaleena vasta noin 1,2 miljoonaa vuotta. Granvikin CSC:n supertietokoneilla tekemät rataintegroinnit osoittavat, että on olemassa polkuja jotka tuovat asteroidin päävyöhykkeestä (esimerkiksi Flora-asteroidiperheestä) tuossa ajassa Chelyabinskin kaltaiselle radalle.

Todennäköisempää tutkijan mukaan kuitenkin on, että matka päävyöhykkeestä on kestänyt kauemmin ja Chelyabinskiin törmännyt asteroidi on irronnut emoasteroidista esimerkiksi vuorovesivoimien vaikutuksesta aikaisempien Maan lähiohitusten aikana.

Loppuosa Chelyabinskin emoasteroidista saattaa siis vieläkin kiertää Aurinkoa osana lähiasteroidipopulaatiota.

Hiilipitoisten ja kivimäisten asteroidien spektrejä on vaikea erottaa toisistaan

Chelyabinskin meteoriittejä tutkittiin myös Helsingin yliopiston fysiikan laitoksen sirontalaboratoriossa. Mittauksissa selvisi, että mineralogiselta koostumukseltaan samanlaisten mutta ulkoasultaan joko vaaleiden tai tummien meteoriittien spektrit poikkesivat voimakkaasti toisistaan.

Suomen Akatemian rahoittamien tutkijatohtori Tomas Kohoutin ja tutkijatohtori Maria Gritsevichin, Geodeettinen laitos, vetämä tutkijaryhmä päättelee tämän johtuneen Chelyabinskin asteroidin kohtaamasta suuresta törmäyksestä Aurinkokunnan alkuaikoina. Se vetää sen johtopäätöksen, että vaaleat kivimäiset ja tummat hiilipitoiset asteroidit on vaikeampi erottaa toisistaan kuin on aiemmin oletettu.

Yhdistettynä Science-lehdessä julkaistuun tutkimukseen tämä tarkoittaa sitä, että Flora-asteroidiperheen lähettyviltä löytyvät ja spektriltään hiilipitoisia asteroideja muistuttavat kohteet saattavat todellisuudessa olla kivimäisiä LL kondriitteja.

Näiden hiilikondriitteja muistuttavien asteroidien ei ole aiemmin otaksuttu kuuluvan Flora-asteroidiperheeseen.

----------------

Popovan vetämä tutkimus (Popova et al.: Chelyabinsk Airburst, Damage Assessment, Meteorite Recovery, and Characterization) julkaistiin 29. marraskuuta Science-lehden numerossa 342, https://www.sciencemag.org/content/342/6162/1069.abstract

Ennakkoversio Kohoutin vetämästä tutkimuksesta (Kohout et al: Mineralogy, reflectance spectra, and physical properties of the Chelyabinsk LL5 chondrite – Insight into shock-induced changes in asteroid regoliths) on saatavilla sähköisessä muodossa Elsevierin ScienceDirect-palvelusta.

Fysiikan laitoksen sirontalaboratoriota rakennetaan professori Karri Muinoselle myönnetyllä ERC Advanced Grant -rahoituksella yhteistyössä Geodeettisen laitoksen kanssa.

Kuvateksti:

Esimerkki siitä, kuinka Chelyabinskin asteroidin radan koko (eli rataellipsin isoakselin puolikas) on saattanut vaihdella viimeisen 2,45 miljoonan vuoden aikana ennen asteroidin törmäystä Maahan (keltainen ympyrä). Pystyviivat osoittavat Chelyabinskin asteroidin aiemmat lähikohtaamiset Maan (vihreä) ja Venuksen (sininen) kanssa, jos sen todellinen polku asteroidien päävyöhykkeeltä Maahan saakka olisi tämän esimerkin kaltainen. Emoasteroidin hajoaminen olisi tässä skenaariossa voinut tapahtua Maan lähiohituksen seurauksena 1,2 miljoonaa vuotta ennen sen yhden osasen, eli Chelyabinskin asteroidin, törmäystä Maahan. (1 au = 150 miljoonaa kilometriä)

Kuvan saa pyynnöstä osoitteella minna.merilainen@helsinki.fi., copyright Mikael Granvik, Helsingin yliopisto.

Lisätiedot:

http://cams.seti.org/index-chelyabinsk.html

http://www.fgi.fi/fgi/

Mikael Granvik, Helsingin yliopiston fysiikan laitos, mikael.granvik@helsinki.fi, puhelin (09) 191 50715

Tomas Kohout, Helsingin yliopiston fysiikan laitos, tomas.kohout@helsinki.fi, puhelin (09) 191 51008

Ystävällisin terveisin
Minna Meriläinen-Tenhu, tiedottaja, puhelin 050 415 0316