En NASA-rymdfarkost som kommer att returnera ett prov av en jordnära asteroid vid namn Bennu till jorden 2023 gjorde de första närbilderna någonsin av partikelplymer som bryter ut från en asteroids yta. Bennu visade sig också vara mer robust än väntat, utmanar uppdragsteamet att ändra sina flyg- och provinsamlingsplaner, på grund av den ojämna terrängen.

Bennu är målet för NASA:s ursprung, Spektral tolkning, Resursidentifiering, Security-Regolith Explorer (OSIRIS-REx) uppdrag, som började kretsa runt asteroiden den 31 december. Bennu, som bara är något bredare än höjden på Empire State Building, kan innehålla oförändrat material från början av vårt solsystem.

"Upptäckten av plymer är en av de största överraskningarna i min vetenskapliga karriär, sa Dante Lauretta, OSIRIS-REx huvudutredare vid University of Arizona, Tucson. "Och den oländiga terrängen gick emot alla våra förutsägelser. Bennu överraskar oss redan, och vår spännande resa dit har precis börjat."

Strax efter upptäckten av partikelplymerna den 6 januari, missionsforskarteamet ökade frekvensen av observationer, och upptäckte därefter ytterligare partikelplymer under de följande två månaderna. Även om många av partiklarna kastades ut från Bennu, teamet spårade några partiklar som kretsade runt Bennu som satelliter innan de återvände till asteroidens yta.

OSIRIS-REx-teamet upptäckte först partikelplymerna i bilder medan rymdfarkosten kretsade runt Bennu på ett avstånd av cirka en mil (1,61 kilometer). Efter en säkerhetsanalys, uppdragsteamet drog slutsatsen att partiklarna inte utgjorde någon risk för rymdfarkosten. Teamet fortsätter att analysera partikelplymerna och deras möjliga orsaker.

"De första tre månaderna av OSIRIS-REx närliggande undersökning av Bennu har påmint oss vad upptäckten handlar om - överraskningar, snabbt tänkt, och flexibilitet, sa Lori Glaze, tillförordnad chef för Planetary Science Division vid NASA:s högkvarter i Washington. "Vi studerar asteroider som Bennu för att lära oss om solsystemets ursprung. OSIRIS-RExs prov kommer att hjälpa oss att svara på några av de största frågorna om var vi kommer ifrån."

OSIRIS-REx lanserades 2016 för att utforska Bennu, vilket är den minsta kropp som någonsin kretsat av rymdfarkoster. Att studera Bennu kommer att tillåta forskare att lära sig mer om ursprunget till vårt solsystem, källorna till vatten och organiska molekyler på jorden, resurserna i rymden nära jorden, samt förbättra vår förståelse för asteroider som kan påverka jorden.

OSIRIS-REx-teamet förutsåg inte heller antalet och storleken på stenblocken på Bennus yta. Från jordbaserade observationer, laget förväntade sig en generellt jämn yta med några stora stenblock. Istället, det upptäckte att Bennus hela yta är grov och tät av stenblock.

Den högre än förväntade tätheten av stenblock innebär att uppdragets planer för provinsamling, även känd som Touch-and-Go (TAG), behöver justeras. Den ursprungliga uppdragsdesignen baserades på en exempelwebbplats som är riskfri, med en radie på 82 fot (25 meter). Dock, på grund av den oväntat oländiga terrängen, teamet har inte kunnat identifiera en plats av den storleken på Bennu. Istället, det har börjat identifiera kandidatplatser som har mycket mindre radie.

Det mindre fotavtrycket på provplatsen och det större antalet stenblock kommer att kräva mer exakt prestanda från rymdfarkosten under dess nedstigning till ytan än vad som ursprungligen planerats. Uppdragsteamet utvecklar ett uppdaterat tillvägagångssätt, kallas Bullseye TAG, för att korrekt inrikta sig på mindre provwebbplatser.

"Under hela OSIRIS-REx verksamhet nära Bennu, vårt rymdfarkost- och operationsteam har visat att vi kan uppnå systemprestanda som slår designkraven, sa Rich Burns, projektledaren för OSIRIS-REx vid NASA:s Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland. "Bennu har gett oss en utmaning att hantera sin oländiga terräng, och vi är övertygade om att OSIRIS-REx klarar uppgiften."

Originalet, uppskattning av låga boulder härleddes både från jordbaserade observationer av Bennus termiska tröghet – eller dess förmåga att leda och lagra värme – och från radarmätningar av dess ytjämnhet. Nu när OSIRIS-REx har avslöjat Bennus yta på nära håll, dessa förväntningar på en jämnare yta har visat sig vara felaktiga. Detta tyder på att datormodellerna som används för att tolka tidigare data inte tillräckligt förutsäger karaktären av små, klippig, asteroidytor. Teamet reviderar dessa modeller med data från Bennu.

OSIRIS-REx vetenskapsteam har gjort många andra upptäckter om Bennu under de tre månaderna sedan rymdfarkosten anlände till asteroiden, av vilka några presenterades på tisdagen vid den 50:e Lunar and Planetary Conference i Houston och i en speciell samling av artiklar utgivna av tidskriften Natur .

Teamet har direkt observerat en förändring i Bennus spinhastighet som ett resultat av vad som kallas Yarkovsky-O'Keefe-Radzievskii-Paddack (YORP)-effekten. Den ojämna uppvärmningen och kylningen av Bennu när den roterar i solljus får asteroiden att öka sin rotationshastighet. Som ett resultat, Bennus rotationsperiod minskar med cirka en sekund var 100:e år. Separat, två av rymdfarkostens instrument, MapCam-färgbildkameran och OSIRIS-REx Thermal Emission Spectrometer (OTES), har gjort upptäckter av magnetit på Bennus yta, vilket stärker tidigare fynd som indikerar samspelet mellan sten och flytande vatten på Bennus moderkropp.