NASAs Dawn-mission er på vej til kredsløb omkring to af de største kroppe i asteroidebæltet: Ceres og Vesta. Første stop Vesta i juli 2011.
Billedkredit: NASA / HST
Hvad er de vigtigste mål for NASAs Dawn-mission?
Vi ser det som en rejse i rum og tid. Vi er meget interesseret i at forstå, hvordan forholdene var ved begyndelsen af solsystemet. Og disse to organer - i henhold til vores forståelse af dannelsen af solsystemet - blev lavet meget tidligt i denne proces, måske inden for de første fem millioner år. Og de findes stadig. De blev ikke brudt op. De blev ikke inkorporeret i en større krop. Ved at kigge på dem ved at udforske dem, bør vi lære noget om den tidlige epoke af solsystemet.
Og disse to kroppe, du taler om, er asteroiden Vesta og dværgplaneten Ceres?
Ret. Dette er de to mest massive kroppe i hovedbeltet. Men de er meget forskellige genstande, ganske forskellige. Og det er en overraskelse for os, hvorfor to kroppe, der er så tæt på hinanden, kan være så forskellige. De er de største, som vi kan studere derude. Og vi forventer, at de vil give os mest information om den tidlige periode.
Hvorfor valgte forskere at tage til Vesta og Ceres?
Vi forsøger at forstå jordklodsen og de andre jordiske planeter. Vi tror, at små kroppe blev dannet først. Og så blev de større kroppe bygget ud af kollisionerne og sammenfaldningen af de små kroppe.
Så tænker du måske på det som, du bygger et hus. Du er interesseret i, hvilken slags blokke du vil bruge til at bygge det hus. Og derfor betragter vi Vesta og Ceres som eksempler - måske de bedste eksempler og de mest tilgængelige eksempler - på byggesten i det nuværende solsystem, som vi kan gå ud og undersøge.
Så vi er interesseret i vores historie, vores forfader og hvad der blev sammensat for at opbygge Jorden.
Primær missionsbane for Dawn. Billedkredit: NASA
Hvilken videnskab vil Dawn-missionen udføre?
Den første ting, vi ønsker at gøre, er at få nogle af disse billeder. Så vi designet en mission, der ville gå i kredsløb. Vi tager ud til hver af disse kroppe og kredser i cirka et år. Vi satte kameraer på toppen af rumfartøjet. Vi peger toppen af rumfartøjet nede ved kroppen og tager bare billeder. Og vi troede, at vi havde designet en meget enkel mission, hvor vi primært kortlægger kroppen.
Nu med disse billeder kan vi ikke kun se, om der er kratre, rygge eller bjerge, eller gamle vulkaner eller lavastrømme, men vi måler også kroppens størrelse. Og noget simpelt, som størrelsen og formen på kroppen, kan være meget vigtigt for os - fordi vi kender kroppens masse og størrelsen og får massen. Og hvis vi ved, hvad kroppens densitet er, får vi en god idé om, hvad der kan være inde i kroppen, under overfladen.
Vi er også meget interesseret i overfladematerialets art. Vi kan ikke nødvendigvis se dybt ned i kroppen, selvom kraterne graver huller, som vi kan se på og undersøge materialet i disse kraterne.
Så grundlæggende måler vi bare materialenes art på overfladen. Det gør vi på to måder. Den ene er, at vi ser på det lys, der reflekteres af solen. Og når solen skinner ned på overfladen, optages noget af sollyset ved bestemte frekvenser. Forskellige materialer absorberer sollys ved forskellige bølgelængder. Vi kan se på overfladenes farve, og få en idé om, hvad den er lavet af.
En anden ting, vi har, er, hvad vi kalder en gammastråle og en neutrondetektor. Og det instrument vil fortælle os den grundlæggende overflod, uanset om der er jern, magnesium eller aluminium eller nogle andre elementer i overfladen. Så vi får en idé om mineralsammensætningen, de typer klipper, der er, og de elementer, der udgør disse klipper.
For at opsummere - ved at kortlægge overfladen på asteroiderne Ceres og Vesta - kan forskere fortælle de byggesten, der blev brugt til at sammensætte dem, og det fortæller også om, hvordan hele solsystemet blev bygget. Korrekt?
Nemlig. Nu nævnte jeg, at Ceres og Vesta var meget forskellige. Og det er en fantastisk kendsgerning, fordi de er så forskellige.
Nu med Vesta har vi været i stand til at studere Vesta her på Jorden i lang tid, fordi stykker af Vesta - eller dele, der blev banket ud af Vesta - var faldet til Jorden. Så når du ser en meteorit komme til Jorden, startede en ud af hver 20 af disse meteoritter på Vesta på et tidspunkt i dens historie. Vi har været i stand til at se på disse meteoritter og analysere dem. Vi forstår de typer klipper, som vi forventer at se, når vi kommer dertil. Vi tester selvfølgelig disse hypoteser. Men vi ved, hvad vi forventer, når vi kommer til Vesta.
I mellemtiden har Ceres ikke produceret nogen meteoritter, som vi kan identificere. Og det er i en nærliggende del af rummet. Hvorfor det? En af de mulige årsager er, at arten af materialet på overfladen af Ceres er sådan, at det ikke transporterer særlig godt til Jorden. At hvis du chiper noget af det, vil det måske fordampe under transport. Eller måske når den kommer ind i Jordens atmosfære, vil den bryde op i små støvpartikler, og den vil ikke komme ned på jordoverfladen som en klippe.
Så en - vi har Vesta, en meget stenet krop. Det ligner meget månen med basaltstrøm, lavastrøm på overfladen. Men vi har også Ceres derude med en overflade, der ikke ser ud til at komme til Jorden.
NASAs Dawn-rumfartøj. Billedkredit: NASA / JPL
Hvad er de store videnskabelige spørgsmål astronomer har om Vesta og Ceres, som Dawn måske besvarer?
Et af spørgsmålene er, hvilken blev lavet først? Og hvorfor er den ene tør, og hvorfor er den anden våd? Hvis du vil holde dit vand, hvis du er en planet, skal du holde dig kølig. Jorden har holdt meget vand, og den har en ret kølig overflade. Men Jorden er meget større, og den har et større tyngdefelt. Disse kroppe er små, og de skulle være temmelig cool inde - overhovedet ikke som Jorden - for at holde deres vand. Så den første ting ved Ceres er, at det har været temmelig cool hele dets eksistens.
Men så kigger vi på Vesta, og det er tørt, og det har mistet alt sit vand. Det blev bygget af det samme materiale derude i solenævnen. Hvad skete der med alt vandet? Så astronomer har set på meteoritterne, og de fandt bevis i meteoritterne, at der var noget radioaktivt materiale omkring, da Vesta blev dannet.
Og så troede de, at der var en supernova i nærheden af solsystemet, og at supernova såede det materiale, der skulle ind i Vesta med de kortvarige radioaktive materialer. Og de afgiver varme. De afgav varme relativt hurtigt. Så hvis Vesta mødtes og lavede en lille klump derude - en lille protoplanet, som vi kalder det - så ville den varme fra det radioaktive materiale blive fanget inde og varme det indre af Vesta op.
Men det så ikke ud til at ske hos Ceres. Den enkle forklaring er, at Ceres blev født på et andet tidspunkt, at det måske blev født senere, godt efter at supernovaen eksploderede. På det tidspunkt, det, vi kalder kortvarige radioaktiver, som ville henfalde i størrelsesordenen en halv million år eller deromkring, kom det organ sammen, når der ikke var radioaktivitet omkring. Så der var ikke dette ekstra materiale i det indre af Ceres til at varme det op. Det kunne have gjort det muligt for Ceres at beholde sit vand. I mellemtiden mistede Vesta det hele.
Lyt til det 8 minutters EarthSky-interview med Chris Russell om Dawn-rumfartøjets kommende tur til Ceres og Vesta (øverst på siden).