سیارک ایتوکاوا (با شماره رسمی ۲۵۱۴۳) یک سیارک نزدیک به زمین از گروه آپولو است که اندازهای کوچک و ساختاری پیچیده دارد. این سیارک به شکل بادامزمینی یا تماس دوگانه (contact binary) است و ابعاد تقریبی آن ۵۳۵ در ۲۹۴ در ۲۰۹ متر است. ایتوکاوا نخستین سیارک بود که مأموریت بازگشت نمونه از آن انجام شد و فضاپیمای ژاپنی هایابوسا در سال ۲۰۰۵ از سطح آن نمونهبرداری کرد. این سیارک از نوع طیفی S (سنگی) است و ترکیب آن شبیه به کندریتهای معمولی LL است که رایجترین نوع شهابسنگهای یافتشده روی زمین هستند.
ایتوکاوا به عنوان یک توده آوار (rubble pile) شناخته میشود، یعنی مجموعهای از سنگها و قطعات شل که تنها با گرانش ضعیف به هم متصل شدهاند. چگالی پایین آن (حدود ۱.۹ گرم بر سانتیمتر مکعب) و تخلخل بالا (حدود ۴۰ درصد) این ساختار را تأیید میکند. سیارک ایتوکاوا در سالهای اخیر به دلیل خطر احتمالی برخورد با زمین نیز مورد توجه قرار گرفته، هرچند احتمال آن در آینده نزدیک بسیار پایین است.
کشف و نامگذاری سیارک ایتوکاوا
سیارک ایتوکاوا در ۲۶ سپتامبر ۱۹۹۸ توسط پروژه LINEAR در رصدخانه آزمایشگاهی لینکلن آمریکا کشف شد و نام موقت ۱۹۹۸ SF36 دریافت کرد. کشف بخشی از برنامه گسترده ناسا برای شناسایی سیارکهای نزدیک زمین بود که خطر برخورد با زمین را ارزیابی میکرد. مشاهدات اولیه با تلسکوپهای زمینی نشان داد که مدار آن بیضوی است و به طور دورهای به زمین نزدیک میشود، بنابراین به سرعت در فهرست اجرام بالقوه خطرناک قرار گرفت.
نامگذاری رسمی آن در سال ۲۰۰۰ انجام شد و به افتخار هیدئو ایتوکاوا، دانشمند برجسته ژاپنی و پدر برنامه موشکی این کشور، انتخاب گردید. نامگذاری همزمان با تصمیم آژانس فضایی ژاپن برای هدف قرار دادن آن در مأموریت هایابوسا بود و مشاهدات راداری از رصدخانههای گلدستون و آرسیبو در سالهای ۲۰۰۱ و ۲۰۰۴ شکل بادامزمینی مانند و دوره چرخش آن را پیش از رسیدن فضاپیما تأیید کردند.
موقعیت سیارک ایتوکاوا در دسته سیارکهای نزدیک زمین
سیارک ایتوکاوا یکی از اعضای گروه آپولو است که مدار آن زمین را قطع میکند و حداقل فاصله تقاطع مداری با زمین حدود ۰.۰۱۳ واحد نجومی است. این سیارک به عنوان سیارک بالقوه خطرناک طبقهبندی شده و از کمربند اصلی سیارکی بین مریخ و مشتری به مدار نزدیک زمین منتقل شده است. موقعیت مداری آن امکان نزدیک شدن دورهای به زمین را فراهم میکند و در برخی سالها فاصله بسیار کم میشود.
در میان سیارکهای نزدیک زمین، ایتوکاوا نمونهای از نوع S است که حدود ۱۷ درصد این گروه را تشکیل میدهند و ویژگیهای مداری آن مطالعه آسانتر با فضاپیماها و رادارهای زمینی را ممکن ساخته است. موقعیت استراتژیک آن را به هدف ایدهآلی برای مأموریتهای نمونهبرداری تبدیل کرد و دادههای آن به درک بهتر دینامیک سیارکهای نزدیک کمک کرده است.
شکل نامتقارن و ساختار دو بخشی ایتوکاوا
شکل ایتوکاوا شبیه به بادامزمینی یا دو بخش متصل است که بخش بزرگتر به عنوان بدن و بخش کوچکتر به عنوان سر شناخته میشود و در ناحیه باریک به یکدیگر متصل هستند. تصاویر دقیق فضاپیمای هایابوسا این ساختار را به طور کامل نقشهبرداری کرد و نشان داد که این شکل نتیجه برخوردهای گذشته و بازتجمع قطعات باقیمانده است.
سطح سیارک پر از سنگهای بزرگ با قطرهای متفاوت است و عدم وجود دهانههای عمیق و پایدار، همراه با مناطق صاف مانند دریای موسس، جابهجایی آسان مواد سطحی به دلیل گرانش ضعیف را تأیید میکند. ساختار دو بخشی توزیع جرم را ناهموار کرده و بر دینامیک چرخش سیارک تأثیر میگذارد.
نوع طیفی و ترکیب سنگی ایتوکاوا
سیارک ایتوکاوا از نوع طیفی S است که نشاندهنده ترکیب سیلیکاتی غنی از مواد معدنی مانند اولیوین، پیروکسن و فلدسپات است. نمونههای بازگشتی مأموریت هایابوسا این ترکیب را دقیقاً با کندریتهای معمولی LL مطابقت داد و وجود مقادیر کمی تروئلیت و فلزات مانند آهن و نیکل را نشان داد.
تحلیل طیفی سیارک فرسایش فضایی را آشکار کرد که طیف را قرمز کرده بود و قبلاً باعث اشتباه در ارتباط سیارکهای S با شهابسنگهای زمینی میشد. این یافتهها ارتباط مستقیم این نوع سیارکها با شهابسنگهای رایج را اثبات کرد و مدلهای تشکیل سیارهها را بهبود بخشید.
مدار حرکتی و دوره گردش ایتوکاوا
مدار ایتوکاوا بسیار بیضوی است با نیمقطر بزرگ ۱.۳۲۴ واحد نجومی، خروج از مرکز ۰.۲۸۰ و تمایل مداری ۱.۶۲ درجه نسبت به صفحه دایرهالبروج. فاصله حضیض خورشیدی آن ۰.۹۵۳ و فاصله اوج ۱.۶۹۵ واحد نجومی است و دوره گردش کامل مداری حدود ۵۵۶ روز طول میکشد. دوره چرخش خودی سیارک ۱۲.۱۳۲ ساعت است که نسبتاً سریع برای سیارکهای کوچک محسوب میشود و اثر یارکوفسکی را ایجاد میکند که به تدریج مدار را تغییر میدهد. ویژگیهای مداری نزدیکی دورهای به زمین را ممکن میسازد و نظارت مداوم را ضروری کرده است.
ساختار توده آوار (Rubble Pile) در ایتوکاوا
سیارک ایتوکاوا نمونه کلاسیک یک توده آوار است که از مجموعهای از سنگها، صخرهها و ذرات شل تشکیل شده و بدون چسبندگی شیمیایی تنها با گرانش ضعیف به هم متصل هستند. چگالی پایین و تخلخل حدود ۴۰ درصدی این ساختار شل داخلی را تأیید میکند و تصاویر سطحی سنگهای بزرگ شناور مانند را نشان میدهد. عدم وجود دهانههای عمیق و پایدار و جابهجایی آسان مواد سطحی، ویژگیهای این ساختار را برجسته میکند. این توده آوار احتمالاً از نابودی یک سیارک مادر بزرگتر در برخورد فاجعهبار و بازتجمع قطعات باقیمانده شکل گرفته است.
گرانش بسیار ضعیف سیارک ایتوکاوا
گرانش سطحی سیارک ایتوکاوا تنها حدود ۰.۰۰۰۰۱ برابر گرانش زمین است که یکی از ضعیفترین گرانشهای شناختهشده در اجرام منظومه شمسی به شمار میرود. این گرانش بسیار ضعیف باعث میشود سرعت گریز از سطح سیارک کمتر از ۰.۲ متر بر ثانیه باشد و فرار از آن با یک پرش ساده یا حتی پرتاب یک توپ ممکن گردد. گرانش پایین ایتوکاوا نتیجه جرم کم (حدود ۳.۵۱ × ۱۰^۱۰ کیلوگرم) و اندازه کوچک آن است که نیروی جاذبه را به حداقل میرساند. در مأموریت هایابوسا، این گرانش ضعیف مانع از ایجاد مدار پایدار اطراف سیارک شد و فضاپیما مجبور به استفاده از موقعیت ثابت نسبت به سیارک و خورشید گردید.
مأموریت هایابوسا ژاپن
مأموریت فضایی هایابوسا توسط آژانس اکتشافات هوافضای ژاپن (JAXA) در ۹ مه ۲۰۰۳ با موشک M-V از پایگاه کاغوشیما پرتاب شد و پس از سفری دو ساله در سپتامبر ۲۰۰۵ به سیارک ایتوکاوا رسید. این فضاپیما با وزن حدود ۵۱۰ کیلوگرم و مجهز به موتور یونی پیشرفته طراحی شده بود تا نقشهبرداری دقیق، فرود روی سطح و جمعآوری نمونه برای بازگشت به زمین را انجام دهد. هایابوسا نخستین مأموریت تاریخ بود که هدف بازگشت نمونه از یک سیارک را داشت.
علیرغم مشکلات فنی شدید مانند خرابی سه چرخ واکنشی از چهار چرخ و از دست رفتن موتورهای شیمیایی پشتیبان، مأموریت موفق به انجام عملیات کلیدی شد و فناوریهای ناوبری نوری، نمونهبرداری تماسی و رانش یونی را با موفقیت آزمایش کرد. دستاوردها الگویی برای مأموریتهای بعدی مانند هایابوسا۲ و OSIRIS-REx ناسا شدند.
فرود فضاپیما روی سطح سیارک ایتوکاوا
فضاپیمای هایابوسا دو بار با سطح سیارک ایتوکاوا تماس مستقیم پیدا کرد که اولین بار در ۲۰ نوامبر ۲۰۰۵ حدود ۳۰ دقیقه طول کشید و دومین بار در ۲۵ نوامبر کوتاهتر بود. فرودها در منطقه نسبتاً صاف موسس سی (Muses Sea) انجام شد و فضاپیما پیش از تماس یک نشانگر هدف کوچک را برای هدایت دقیق رها کرد. مکانیسم نمونهبرداری طراحیشده برای تیراندازی گلوله تانتالوم به سطح بود تا ذرات بلند شوند. به دلیل مشکلات فنی مکانیکی، تیراندازی گلوله فعال نشد اما برخورد مستقیم فضاپیما با سطح ذرات ریز را به داخل محفظه نمونه پرتاب کرد.
بازگشت موفق نمونههای سیارک به زمین
کپسول نمونهبرداری هایابوسا در ۱۳ ژوئن ۲۰۱۰ پس از هفت سال سفر فضایی در منطقه وومرا استرالیا با چتر نجات فرود آمد و بیش از ۱۵۰۰ ذره ریز (اکثراً کمتر از ۱۰ میکرومتر) از سطح ایتوکاوا را به زمین آورد. این نخستین نمونه مستقیم بازگشتشده از یک سیارک در تاریخ بشر بود و تحلیلهای اولیه در آزمایشگاههای ژاپن ترکیب معدنی آن را دقیقاً تأیید کرد. بازگشت کپسول علیرغم مشکلات شدید فنی فضاپیما مانند از دست دادن ارتباط طولانیمدت، خرابی موتورهای یونی و سوختن بخشی از بدنه در ورود به جو، کاملاً موفقیتآمیز بود و دستاورد عظیمی برای علم سیارهشناسی و شناخت منشأ منظومه شمسی به شمار میرود.
یافتههای کلیدی درباره تاریخ منظومه شمسی
نمونههای بازگشتی ایتوکاوا سن حدود ۴.۶ میلیارد ساله، شوک حرارتی تا دمای ۸۰۰ درجه سلسیوس در سیارک مادر و نشانههای واضح از برخوردهای بعدی را نشان دادند. وجود مواد آلی ساده و نشانههای احتمالی آب محبوس در کانیها، نقش کلیدی سیارکها در انتقال عناصر حیاتی به زمین اولیه را پیشنهاد میکند. یافتهها ارتباط مستقیم سیارکهای نوع S با شهابسنگهای کندریتی معمولی LL را به طور قطعی اثبات کرد. نمونه بازگشتی سیارک ایتوکاوا، مدلهای تشکیل سیارهها و تکامل اولیه منظومه شمسی را به طور قابل توجهی بهبود بخشید.
مقایسه ایتوکاوا با دیگر سیارکهای مطالعهشده
سیارک ایتوکاوا با اروس (مورد مطالعه مأموریت NEAR ناسا، بزرگتر و ساختار جامدتر)، بنو (مورد مطالعه OSIRIS-REx، نوع C و غنی از کربن) و ریوگو (مورد مطالعه هایابوسا۲، نوع C با مواد آلی فراوان) مقایسه میشود. ایتوکاوا ساختار توده آوار دارد اما بنو و ریوگو تخلخل بالاتر و ترکیب کربنی متفاوت نشان میدهند. اروس دهانههای عمیقتر و پایدارتری دارد اما ایتوکاوا به دلیل گرانش ضعیف سطح صافتری به نمایش میگذارد. این مقایسه تنوع گسترده ساختار و ترکیب سیارکهای کوچک را برجسته میکند و درک ما از فرآیندهای تشکیل و تکامل آنها را عمیقتر میسازد.
سیارک ایتوکاوا به عنوان سیارک بالقوه خطرناک (PHA) طبقهبندی شده اما احتمال برخورد واقعی آن با زمین در قرنهای آینده بسیار پایین است و کمتر از یک در میلیون تا سال ۲۲۰۰ تخمین زده میشود. ساختار توده آوار آن در صورت نزدیک شدن بیش از حد، احتمال پراکندگی و ایجاد چندین قطعه کوچکتر را افزایش میدهد که خطر را پیچیدهتر میکند. نظارت مداوم توسط سیستم Sentry ناسا، رادارهای گلدستون و آرسیبو و تلسکوپهای زمینی ادامه دارد و مدلهای پیشبینی مدار آن به طور منظم بهروزرسانی میشوند تا هر تغییر احتمالی ناشی از اثر یارکوفسکی یا برخوردهای کوچک ارزیابی شود.
