Asteroider finns i alla former och storlekar, och nu har astronomer vid MIT och på andra håll observerat en asteroid så kraftigt kraterad att de kallar den "golfbollsasteroiden".

Asteroiden heter Pallas, efter den grekiska visdomens gudinna, och upptäcktes ursprungligen 1802. Pallas är det tredje största föremålet i asteroidbältet, och är ungefär en sjundedel av månen. I århundraden, astronomer har lagt märke till att asteroiden kretsar längs ett avsevärt lutande spår jämfört med majoriteten av objekten i asteroidbältet, även om orsaken till dess lutning förblir ett mysterium.

I en tidning som publicerades idag i Natur astronomi , forskare avslöjar detaljerade bilder av Pallas, inklusive dess kraftigt kraterförsedda yta, för första gången.

Forskarna misstänker att Pallas slagna yta är ett resultat av asteroidens sneda bana:Medan de flesta objekt i asteroidbältet färdas ungefär längs samma elliptiska spår runt solen, ungefär som bilar på en racerbana, Pallas lutande bana är sådan att asteroiden måste slå sig igenom asteroidbältet i en vinkel. Alla kollisioner som Pallas upplever längs sin väg skulle vara cirka fyra gånger mer skadliga än kollisioner mellan två asteroider i samma omloppsbana.

"Pallas omloppsbana innebär effekter med mycket hög hastighet, " säger Michael Marsset, tidningens huvudförfattare och postdoc vid MIT:s Department of Earth, Atmosfärs- och planetvetenskap. "Från dessa bilder, vi kan nu säga att Pallas är det mest kraterförsedda objektet som vi känner till i asteroidbältet. Det är som att upptäcka en ny värld."

Marssets medförfattare inkluderar medarbetare från 21 forskningsinstitutioner runt om i världen.

"En våldsam historia"

Laget, ledd av chefsutredaren Pierre Vernazza från Laboratoire d'Astrophyisque de Marseille i Frankrike, tagit bilder av Pallas med SPHERE-instrumentet vid European Southern Observatory's Very Large Telescope (VLT), en uppsättning av fyra teleskop, var och en med en 8 meter bred spegel, ligger i bergen i Chile. Under 2017, och sedan igen 2019, Marsset och hans kollegor reserverade ett av de fyra teleskopen flera dagar åt gången för att se om de kunde ta bilder av Pallas vid en punkt i dess omloppsbana som var närmast jorden.

Teamet tog 11 serier av bilder under två observationskörningar, fånga Pallas från olika vinklar när den roterade. Efter att ha sammanställt bilderna, forskarna genererade en 3D-rekonstruktion av formen på asteroiden, tillsammans med en kraterkarta över dess poler, tillsammans med delar av dess ekvatorialregion.

I alla, de identifierade 36 kratrar större än 30 kilometer i diameter - ungefär en femtedel av diametern på jordens Chicxulub-krater, vars ursprungliga inverkan troligen dödade dinosaurierna för 65 miljoner år sedan. Pallas kratrar verkar täcka minst 10 procent av asteroidens yta, som är "antyder en våldsam kollisionshistoria, " som forskarna säger i sin uppsats.

För att se hur våldsam historien sannolikt har varit, teamet körde en serie simuleringar av Pallas och dess växelverkan med resten av asteroidbältet under de senaste 4 miljarderna åren – ungefär solsystemets ålder. De gjorde samma sak med Ceres och Vesta, med hänsyn till varje asteroids storlek, massa, och orbitala egenskaper, samt hastigheten och storleksfördelningarna för objekt inom asteroidbältet. De registrerade varje gång en simulerad kollision producerade en krater, på antingen Pallas, Ceres, eller Vesta, som var minst 40 kilometer bred (storleken på de flesta kratrarna som de observerade på Pallas).

De fann att en 40 kilometer lång krater på Pallas kunde skapas av en kollision med ett mycket mindre föremål jämfört med samma storlek krater på antingen Ceres eller Vesta. Eftersom små asteroider är mycket fler i asteroidbältet än större, detta antyder att Pallas har en högre sannolikhet att uppleva höghastighetskraterhändelser än de andra två asteroiderna.

"Pallas upplever två till tre gånger fler kollisioner än Ceres eller Vesta, och dess lutande bana är en enkel förklaring till den mycket konstiga ytan som vi inte ser på någon av de andra två asteroiderna, säger Marsset.

En splittrad familj

Forskarna gjorde ytterligare två upptäckter från sina bilder:en märkligt ljus fläck på asteroidens södra halvklot och en extremt stor nedslagsbassäng längs asteroidens ekvator.

För den senare upptäckten, teamet letade efter förklaringar till vad som kan ha orsakat en så stor påverkan, beräknas vara cirka 400 kilometer bred.

De simulerade olika effekter längs ekvatorn, och spårade även fragmenten som troligen skars ut ur Pallas yta och spydde ut i rymden som ett resultat av varje nedslag.

Från deras simuleringar, teamet drar slutsatsen att den stora nedslagsbassängen sannolikt var resultatet av en kollision för cirka 1,7 miljarder år sedan av ett föremål mellan 20 och 40 kilometer brett, som sedan kastade ut fragment av asteroiden ut i rymden, i ett mönster som som det händer, matchar en familj av fragment som har observerats följa efter Pallas idag.

"Ekvatorutgrävningen kan mycket väl relatera till den nuvarande Pallas-familjen av fragment, " säger studiens medförfattare Miroslav Brož vid Astronomical Institute of Charles University i Prag.

När det gäller ljuspunkten som upptäcktes på Pallas södra halvklot, forskarna är fortfarande oklart om vad det kan vara. Deras ledande teori är att regionen kan vara en mycket stor saltfyndighet. Från deras tredimensionella rekonstruktion av asteroiden, forskarna uppskattade Pallas volym, och, kombinerat med dess kända massa, de beräknar att dess densitet skiljer sig från antingen Ceres eller Vesta, och att det troligen ursprungligen bildades från en blandning av vattenis, och silikater. Över tid, när isen i asteroidens inre smälte, det hydratiserade troligen silikaterna, bildar saltavlagringar som kunde ha exponerats efter en kollision.

Ett stödjande bevis för denna hypotes kan komma från närmare jorden. Varje december, stjärnskådare kan se en bländande skärm känd som Geminiderna - en regn av meteorer som är fragment av asteroiden Phaethon, som självt tros vara ett förrymt fragment av Pallas som så småningom tog sig in i jordens omloppsbana. Astronomer har länge noterat en rad natriumhalter i Geminid-duscharna, som Marsset och hans kollegor nu påstår kan ha sitt ursprung från saltavlagringar inom Pallas.

"Människor har föreslagit uppdrag till Pallas med mycket små, billiga satelliter, " säger Marsset. "Jag vet inte om de skulle hända, men de kunde berätta mer om Pallas yta och ljuspunktens ursprung."

Den här historien återpubliceras med tillstånd av MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), en populär webbplats som täcker nyheter om MIT-forskning, innovation och undervisning.