Meget af, hvad forskere ved om det tidlige solsystem kommer fra meteoritter – suspens klipper, der rejser gennem rummet og overlever et fyrigt spring gennem Jordens atmosfære. Blandt meteoritter er en type – kaldet carbonaceous chondrites – ud som det mest primitive og giver et unikt glimt af solsystemets spædbarn.
De kulstofholdige chondritter er rige på vand, kulstof og organiske forbindelser. De er “hydreret”, hvilket betyder, at de indeholder vand bundet inden i mineraler i klippen. Vandets komponenter er låst i krystalstrukturer. Mange forskere mener, at disse gamle klipper spillede en afgørende rolle i at levere vand til den tidlige jord.
Før de rammer Jorden, kaldes klipper, der rejser gennem rummet, generelt som asteroider, meteoroider eller kometer, afhængigt af deres størrelse og sammensætning. Hvis et stykke af et af disse genstande gør det helt til jorden, bliver det en “meteorit.”
Fra at observere asteroider med teleskoper ved forskere, at de fleste asteroider har vandrige, kulstofholdige sammensætninger. Modeller forudsiger, at de fleste meteoritter – over halvdelen – også skal være kulstofholdige. Men mindre end 4% af alle meteoritter, der findes på jorden, er kulstofholdige. Så hvorfor er der sådan en uoverensstemmelse?
I en undersøgelse offentliggjort i tidsskriftet Natur astronomi Den 14. april 2025 forsøgte mine planetariske videnskabskolleger og jeg at besvare et ældgamalt spørgsmål: Hvor er alle de kulstofholdige chondriter?
Prøve-return-missioner
Forskernes ønske om at studere disse gamle klipper har drevet de nylige spillmissioner til at afkalde plads. NASAs Osiris -Rex og Jaxa’s Hayabusa2 -missioner har forvandlet, hvad forskere ved om primitive, carbon -rige asteroider.
Meteoritter, der fandt siddende på jorden, udsættes for regn, sne og planter, hvilket kan ændre dem markant og gøre analyse vanskeligere. Så Osiris -Rex -missionen turde til asteroiden Bennu for at hente en uændret prøve. Hentning af denne prøve gjorde det muligt for forskere at undersøge asteroidens sammensætning i detaljer.
Tilsvarende gav Hayabusa2s rejse til asteroiden Ryugu uberørte prøver af en anden, på lignende måde vandrige asteroide.
Sammen har disse missioner ladet planetariske forskere som mig studere uberørte, skrøbelige kulstofholdige materiale fra asteroider. Disse asteroider er et direkte vindue ind i byggestenene i vores solsystem og livets oprindelse.
Det kulstofholdige chondrit -puslespil
I lang tid antog forskere, at Jordens atmosfære filtrerede kulstofholdigt affald ud.
Når et objekt rammer Jordens atmosfære, skal den overleve betydelige tryk og høje temperaturer. Carbonaceous chondrites har en tendens til at være svagere og mere smuldrende end andre meteoritter, så disse genstande er bare ikke så meget af en chance.
Meteoritter starter normalt deres rejse, når to asteroider kolliderer. Disse kollisioner skaber en flok centimeter-til-meterstørrelsesstørrelsesfragmenter. Disse kosmiske krummer striber gennem solsystemet og kan til sidst falde til jorden. Når de er mindre end en meter, kalder forskere dem meteoroider.
Meteoroider er alt for små til, at forskere kan se med et teleskop, medmindre de er ved at ramme Jorden, og astronomer er heldige.
Men der er en anden måde, som forskere kan studere denne befolkning på, og på sin side forstå, hvorfor meteoritter har så forskellige kompositioner.
Meteor og Fireball Observation Networks
Vores forskerteam brugte Jordens atmosfære som vores detektor.
De fleste af de meteoroider, der når jorden, er små, sandstore partikler, men lejlighedsvis kroppe op til et par meter i diameter hit. Forskere estimerer, at ca. 5.000 tons mikrometeoritter lander årligt på jorden. Og hvert år mellem 4.000 og 10.000 store meteoritter-golfskuglerstørrelse eller større-land på jorden. Det er mere end 20 hver dag.
I dag har digitale kameraer gjort døgnet rundt observationer af nattehimlen både praktisk og overkommelig. Lavpriser med høj følsomhed og automatiseret detektionssoftware giver forskere mulighed for at overvåge store sektioner af nattehimlen for lyse blink, som signaliserer en meteoroid, der rammer atmosfæren.
Forskningsteam kan sile gennem disse realtidsobservationer ved hjælp af automatiserede analyseteknikker-eller en meget dedikeret ph.d. studerende – for at finde uvurderlige oplysninger.
Vores team administrerer to globale systemer: Fripon, et fransk-ledet netværk med stationer i 15 lande; og Global Fireball Observatory, et samarbejde startet af teamet bag ørken Fireball -netværket i Australien. Sammen med andre open-adgangsdatasæt brugte mine kolleger og jeg bane for næsten 8.000 påvirkninger, der blev observeret af 19 observationsnetværk, spredt over 39 lande.
Ved at sammenligne alle meteoroidpåvirkninger, der er registreret i Jordens atmosfære med dem, der med succes når overfladen som meteoritter, kan vi finde ud af, hvilke asteroider der producerer fragmenter, der er stærke nok til at overleve rejsen. Eller omvendt kan vi også finde ud af, hvilke asteroider der producerer svagt materiale, der ikke vises så ofte på jorden som meteoritter.
Solen bager klipperne for meget
Overraskende fandt vi, at mange asteroide stykker ikke engang kommer til jorden. Noget begynder at fjerne de svage ting, mens fragmentet stadig er i rummet. Det kulstofholdige materiale, som ikke er meget holdbart, bliver sandsynligvis nedbrudt gennem varmestress, når dens bane tager det tæt på solen.
Når kulstofholdige chondriter kredses tæt på, og derefter væk fra solen, danner temperaturen svingninger revner i deres materiale. Denne proces fragter og fjerner effektivt svage, hydratiserede stenblokke fra befolkningen af genstande i nærheden af Jorden. Alt, der er tilbage efter denne termiske krakning, skal derefter overleve atmosfæren.
Kun 30% -50% af de resterende genstande overlever den atmosfæriske passage og bliver meteoritter. Debrisstykkerne, hvis kredsløb bringer dem tættere på solen, har en tendens til at være markant mere holdbare, hvilket gør dem langt mere tilbøjelige til at overleve den vanskelige passage gennem Jordens atmosfære. Vi kalder dette en overlevelsesbias.
I årtier har forskere formodet, at Jordens atmosfære alene forklarer mangel på kulstofholdige meteoritter, men vores arbejde indikerer, at meget af fjernelse forekommer på forhånd i rummet.
Fremover kan nye videnskabelige fremskridt hjælpe med at bekræfte disse fund og bedre identificere meteoroidkompositioner. Forskere er nødt til at blive bedre til at bruge teleskoper til at registrere genstande lige før de rammer Jorden. Mere detaljeret modellering af, hvordan disse genstande bryder op i atmosfæren, kan også hjælpe forskere med at studere dem.
Endelig kan fremtidige undersøgelser komme med bedre metoder til at identificere, hvad disse ildkugler er lavet af at bruge farverne på meteorerne.