I januari 2019, NASA:s rymdfarkost OSIRIS-REx kretsade om asteroiden Bennu när rymdfarkostens kameror fångade något oväntat:tusentals små bitar av material, vissa bara storleken på kulor, började studsa från asteroidens yta – som en omgång pingis i rymden. Sedan dess, många sådana partikelutstötningshändelser har observerats vid Bennus yta.

OSIRIS-REx är ett aldrig tidigare skådat försök att undersöka vad som utgör asteroider som Bennu och hur de rör sig genom rymden. Men, som de hoppande partiklarna visar, uppdraget har redan levererat några överraskningar.

"Vi har studerat asteroider under lång tid, och ingen hade någonsin sett detta fenomen förut - dessa små partiklar som sköts bort från ytan, sa Daniel Scheeres, framstående professor vid Ann och H.J. Smead Department of Aerospace Engineering Sciences. Han leder radiovetenskapsteamet för OSIRIS-REx tillsammans med CU Boulders Jay McMahon.

Nu, en serie nya studier försöker återskapa och förstå de observerade partikelutstötningshändelserna, slå ihop vad som hände och varför. Scheeres och McMahon fokuserar på en fråga i synnerhet:Hur kan sådana hoppande partiklar förändra det långsiktiga ödet för Bennu och andra asteroider som den?

I forskning publicerad i Journal of Geophysical Research:Planeter , duon och deras kollegor rapporterar att sådana till synes små händelser kan läggas ihop med tiden – kanske till och med hjälpa till att ge asteroiden dess avslöjande form, som ofta jämförs med en snurra.

"Vi vill veta vad det betyder för den större bilden av hur asteroider lever sina liv, sa McMahon, en biträdande professor i flygteknik.

University of Arizona leder vetenskapsverksamheten för OSIRIS-REx, som byggdes av Colorado-baserade Lockheed Martin. NASA:s Goddard Space Flight Center i Maryland sköter det övergripande uppdraget.

Massförlust

McMahon tillade att livet för vissa asteroider kan vara ganska kaotiskt. En klass av dessa kroppar, som forskare kallar "aktiva" asteroider, förlorar en betydande mängd material löpande.

"De är nästan en korsning mellan en komet och en asteroid, " sa McMahon. "De tappar massa, och den är tillräckligt stor för att vi kan se den från jorden."

Tills nyligen, ingen visste att samma sak kunde hända i mycket mindre skala. Men det är just så på Bennu. En hypotes tyder på att snabba temperaturförändringar kan få asteroidens yta att skeva och spricka, plockar av små materialbitar. En annan studie har hävdat att utstötningarna kan vara resultatet av små meteoroider som smackar in i Bennu.

Baserat på OSIRIS-REx observationer, partiklarna som kastas ut från Bennu kan vara så stora som mjuka bollar och slå hastigheter på cirka 7 miles i timmen. Ännu mer överraskande, McMahon sa, ett litet antal av dessa skräpbitar verkade göra det omöjliga:De flög från Bennus yta, kretsade sedan om asteroiden i flera dagar eller längre.

"Det borde inte hända i typisk orbital mekanik, " sa McMahon.

uttryckt annorlunda, grundläggande orbitalberäkningar tyder på att alla dessa partiklar borde göra en av två saker:Hoppa från ytan och falla ner direkt eller fly från Bennus gravitation och aldrig komma tillbaka.

Nära missar

För att ta reda på varför vissa inte följer reglerna, McMahon och hans kollegor använde detaljerade datormodeller för att spåra banorna för mer än 17, 000 testpartiklar utstötta från Bennu. De upptäckte att en liten delmängd av dem verkar få hjälp från en osannolik källa:solen.

McMahon förklarade att när dessa objekt hoppar från asteroiden, de utsätts för värme och strålning som kommer från solen och från Bennu själv - bara en liten bit, men tillräckligt för att emellanåt ge dem en liten farthöjning. Med rätt tryck, dessa partiklar kan, väsentligen, misslyckas med att falla.

"Partikeln kommer riktigt nära ytan och bara missar, " sa McMahon. "Om den kan göra det några gånger så kan den hamna i en situation där den kan leva i omloppsbana ganska länge."

I en annan studie publicerad i samma serie, ett team ledd av Scheeres och McMahon försökte ta reda på om utstötningshändelser till och med kan påverka Bennus egen bana runt solen – svaret är förmodligen inte.

Gruppen upptäckte något annat ovanligt:​​När partiklar så småningom landar på Bennus yta, många verkar oproportionerligt falla nära dess ekvator där asteroiden har en distinkt utbuktning. Som ett resultat, dessa händelser kan omforma asteroiden under tusentals eller miljoner år genom att flytta massa från dess norr och söder till dess mitt.

Fynden är ett förspel till en annan stor händelse i Bennus liv. Nästa månad, OSIRIS-REx kommer att komma närmare asteroiden än någonsin tidigare. Väl där, rymdfarkosten kommer att använda en infällbar arm för att ta ett prov från ytan och föra hem det.

Scheeres och kollegor förväntar sig ännu fler oväntade fynd från en redan överraskande asteroid.

Medförfattare till den nya studien inkluderar forskare från Jet Propulsion Laboratory, Planetary Science Institute, NASA Goddard Space Flight Center, Lockheed Martin, University of Arizona, Open University och University of Tennessee.