Lutetia en rest från planeternas bildande

Den 10 juli 2010 flög Rosetta förbi asteroiden Lutetia. Det var då den nionde asteroiden som fått besök av en rymdsond. Med sina 121 kilometer tvärsöver var Lutetia den största asteroiden som då besökts, ett rekord som stod sig till NASA:s New Dawn anlände till Vesta nästan exakt ett år senare. Två svenska astronomer, Hans Rickman och Björn Davidsson, båda från Uppsala, fanns med bland de som analyserade data från Rosetta, och svenska tekniker på Spectrogon i Täby tillverkades filtren i OSIRIS-kamerorna som fångade Lutetia på bild, så de får också del av äran för bilderna.

Lutetia har länge vållat astronomerna huvudbry. Den har klassificerats bland de huvudsakligen metalliska M-asteroiderna – och var en av de första som klassificerades så – men radarobservationer och spektrat från Lutetia visade senare att asteroiden avviker från andra M-asteroider. Astronomerna trodde att det kanske kunde bero på att Lutetias yta var täckt av hydrater och organiska föreningar.

Rosettas kamera har svenska filter

Lutetias enigmatiska karaktär var ett av skälen till att Rosetta under sin andra passage genom asteroidbältet styrdes mot ett möte med asteroiden. Rosettas OSIRIS-kamera tog under passagen 462 bilder av Lutetias norra halvklot. Bilderna visade en oregelbundet formad kraterbeströdd himlakropp, som mäter 121x101x75 kilometer.

Rosettas VIRTIS-instrument (Visible, InfraRed and Thermal Imaging Spectrometer) gav ytterligare riklig information om Lutetia. Dessa data från Rosetta visade att ytan varken består av hydrater eller organiska föreningar.

Den höga densiteten ett viktigt resultat

Rosettas passage visade också att Lutetia har en ovanligt hög densitet, hela 3,4 gånger vattnets.

– Den relativt höga densiteten var enligt min åsikt det viktigaste vi lärde oss av passagen, säger Hans Rickman, som är professor i astronomi vid Uppsala universitet. Den höga densiteten är intressant eftersom den är högre än för de meteoriter som passar ihop med Lutetias ytmaterial.

De meteoriter som härrör från Lutetia kommer från asteroidens yta, som alltså verkar vara gjord av lättare material än asteroiden som helhet.

– Det förefaller som om man bara kan förklara detta genom att Lutetia blev upphettad och skiktad i en metallkärna och en stenmantel när den var riktigt ung. Ett senare bombardemang skulle då ha kunnat erodera bort delar av stenmanteln, medan den tunga kärnan blev kvar.

Lutetia är en överlevare

En slutsats av Lutetias höga densitet är att den sannolikt bildades i den region där Merkurius, Venus och jorden nu befinner sig, och senare vandrat ut till sin nuvarande bana mellan Mars och Jupiter. Det betyder också att Lutetia är en överlevare från solsystemets allra tidigaste barndom.

– Lutetia kan faktiskt bära spår av allt som har hänt under solsystemets historia, inklusive det bombardemang som eroderade och formade dess yta. Ett simpelt kollisionsfragment från en senare kollision – som de tidigare avbildade asteroiderna säkert är – kan ju bara informera om vad som har hänt relativt nyligen, efter att kollisionsfragmentet bildades. Men nu är det så med solsystemet att det mesta när det gäller "action" inträffade tidigt.

Genom att räkna antalet kratrar på Lutetia går det att uppskatta att dess yta formades för knappt fyra miljarder år sedan, i samband med det som kallas det sena, stora bombardemanget. Det var även då som kratrarna i månens högländer bildades och vatten forsade på Mars. Det var alltså en mycket intressant tid.

Skakad men inte förstörd

Studier och simuleringar av nedslag pekar på att Lutetia är en robust asteroid. Den har skakats om rejält men aldrig slagits sönder av nedslag.

– Vi ser på de stora kratrarna på Lutetia att den måste ha varit nära att splittras helt, och kanske bara överlevde med en hårsmån.

Så till skillnad från de flesta asteroider som är mer eller mindre löst sammansatta flygande stenhögar är Lutetia fortfarande en solid kropp. Det är ytterligare ett tecken som pekar på att Lutetia är en kvarleva från den population av planetesimaler som måste ha fyllt solsystemet i dess tidigaste ungdom.

Medan mycket av Lutetias yta är runt 3,6 miljarder år gammal så finns det också delar som är så unga som 50–80 miljoner år gamla. De yngsta områdena är jordskred, som förmodligen orsakats av ett nedslag på en annan del av ytan. Sådana nedslag har förmodligen format en ursprungligen rund Lutetia till den rymdpotatis den är idag.

Internationellt samarbete

Astronomer från Frankrike och USA använde data från Rosettas OSIRIS-kamera tillsammans med data från Europeiska sydobservatoriet ESO:s New Technology Telescope (NTT) vid La Silla i Chile, NASA:s infraröda teleskop på Hawaii och NASA:s rymdteleskop Spitzer för att skapa det mest heltäckande spektrum av en asteroid som någonsin satts ihop.

De jämförde sedan detta spektrum med spektrum från meteoriter som ramlat ner på jorden. Slutsatsen blev att Lutetia är nära släkt med en typ av meteoriter som kallas enstatitkondriter, eller E-kondriter. De är en unik typ av meteoriter som bara utgör runt 2 procent av de meteoriter man funnit på jorden. Mineralsammansättningen, kemin och isotopmätningar för E-kondriterna pekar på att de bildats relativt nära solen, bland annat eftersom E-kondriterna har samma isotopsammansättning som jorden och månen. Detta betyder bland annat att material av enstatitkondrit-typ sannolikt bildat jorden och månen, men även Merkurius och Venus.

Om Lutetia består av E-kondritiskt material så verkar den vara den största kvarlevan av sådant material i asteroidbältet. Just därför är asteroider som Lutetia utmärkta mål för framtida rymdsonder med uppdrag att hämta hem prover. Sådana prover skulle göra att vi kan studera stenplaneternas – inklusive jordens – ursprung i detalj.

Upptäcktes från balkongen

Lutetia upptäcktes den 15 november 1852 av den tysk-franske astronomen och konstnär Hermann Goldschmidt från balkongen till hans lägenhet i Paris. Lutetia är också det latinska namnet på Paris. Goldschmidt började sin karriär som målare. Men han sadlade om till astronom efter att ha lyssnat på en föreläsning av den franske matematikern och astronomen Urbain Le Verrier, som var en av de två som hittade Neptunus, eller snarare konstaterade att det måste finnas en planet utanför Uranus och beräknade dess position.