Skillnaden mellan DEM före islagsytan och DEM efter islagsytan runt SCI-träffpunkten. Färgskalan anger ytmorfologins höjd i meter, och den prickade halvcirkeln visar SCI-kraterkanten. Kredit:Kobe University, JAXA, Tokyos universitet, Kochi University, Rikkyo University, Chiba Institute of Technology, Meiji University, University of Aizu, AIST.
Professor Arakawa Masahiko (Graduate School of Science, Kobe universitet, Japan) och medlemmar av Hayabusa2-uppdraget upptäckte mer än 200 stenblock som sträckte sig från 30 cm till 6 m stora, som antingen nyligen dök upp eller flyttade som ett resultat av den konstgjorda nedslagskratern skapad av den japanska rymdfarkosten Hayabusa2:s Small Carry-on Impactor (SCI) den 5 april, 2019. Vissa stenblock stördes även i områden så långt som 40m från kratercentrum. Forskarna upptäckte också att det seismiska skakområdet, där stenblocken på ytan skakades och flyttades en storleksordning av centimeter av stöten, utsträckt ca 30m från kraterns centrum. Hayabusa2 tog ett ytprov vid den norra punkten av SCI-kratern (TD2), och tjockleken på ejecta-avlagringar på denna plats uppskattades till mellan 1,0 mm till 1,8 cm med användning av en Digital Elevation Map (DEM).
Dessa fynd om en riktig asteroids återuppbyggnadsprocesser kan användas som ett riktmärke för numeriska simuleringar av små kroppspåverkan, förutom artificiella effekter i framtida planetariska uppdrag som NASA:s Double Asteroid Redirection Test (DART). Resultaten kommer att presenteras vid det 52:a mötet för AAS Division of Planetary Science den 30 oktober i sessionen med titeln Asteroids:Bennu and Ryugu 2.
Syftet med att slå Ryugu med en ~13 cm SCI-projektil var att återvinna ett prov av materialet under ytan. Dessutom, detta gav ett bra tillfälle att studera ytförnyelseprocesserna (återuppbyggnad) som är ett resultat av ett nedslag på en asteroid med en yttyngdkraft på 10 -5 av jordens gravitation. SCI lyckades bilda en nedslagskrater, som definierades som en SCI-krater med en diameter på 14,5 m (Arakawa et al., 2020), och ytprovet utvanns vid TD2 (10,04°N, 300,60°E). Det upptäcktes att kratercentrets koncentriska område, som har en radie fyra gånger större än kraterradien, var också störd av SCI-effekten, orsakar stenblocksrörelse.
Forskarna jämförde därefter ytbilder före och efter den artificiella påverkan för att studera de återuppbyggnadsprocesser som är förknippade med kratring, såsom seismisk skakning och ejecta-deposition. Att göra detta, de konstruerade SCI-kraterkantsprofiler med hjälp av en Digital Elevation Map (DEM) bestående av DEM före anslaget subtraherat från DEM efter nedslaget. Den genomsnittliga fälgprofilen approximerades med den empiriska ekvationen av h=h r exp[-( r/R fälg -1)/A fälg ] och de inpassade parametrarna för h r och jag fälg var 0,475 m och 0,245 m, respektive. Baserat på denna profil, SCI-kraterns utstötningstäckestjocklek beräknades och visade sig vara tunnare än det för det konventionella resultatet för naturliga kratrar, samt det som beräknats utifrån teorin om kraterbildning. Dock, denna diskrepans löstes genom att ta hänsyn till effekten av stenblocken som dök upp på bilderna efter kollisionen eftersom kraterkantprofilerna som härrörde från DEM:erna kanske misslyckas med att upptäcka dessa nya stenblock. Enligt denna kraterkantprofil, tjockleken på ejecta-avsättningarna vid TD2 uppskattades vara mellan 1,0 mm och 1,8 cm.
Korskorrelationskoefficientkarta över området runt SCI-kratern ovanpå bilden efter kollisionen. Korskorrelationskoefficienten beskrivs av färggradienten på kartan. Siffror och pilar indikerar fyra projektioner som visar den låga korskorrelationskoefficienten. Kredit:Kobe University, JAXA, Tokyos universitet, Kochi University, Rikkyo University, Chiba Institute of Technology, Meiji University, University of Aizu, AIST.
De 48 stenblocken i bilden efter kollisionen kunde spåras tillbaka till deras ursprungliga positioner i bilden före kollisionen, och det visade sig att de 1 m stora stenblocken kastades ut flera meter utanför kratern. De klassificerades i följande fyra grupper enligt deras rörelsemekanismer:1. utgrävningsflöde, 2. knuffad av fallande utkast, 3. ytdeformation som dras av Okamoto-blockets lätta rörelse, och 4. Seismisk skakning orsakad av själva SCI-påverkan. I alla grupper, rörelsevektorerna för dessa stenblock verkade stråla ut från kraterns centrum.
De 169 nya stenblocken som sträckte sig från 30 cm till 3 m stora hittades endast på bilderna efter kollisionen, och de var fördelade upp till ~40m från kraterns centrum. Histogrammet över antalet nya stenblock studerades i varje radiell bredd på 1m på ett avstånd av 9-45m från kraterns centrum, med maximalt antal stenblock på ett avstånd av 17m. Över 17m, antalet stenblock minskade i enlighet med ökningen av avståndet från kratercentrum.
Fördelningen av rörelsevektorer runt SCI-kratern. Pilarna indikerar rörelsen för varje stenblock från deras ursprungliga positioner som ett resultat av nedslaget. Varje färg visar avståndet som flyttats enligt följande:lila för 0-1 cm, blå för 1-3 cm, grön i 3-10 cm, orange för 10-30 cm, och röd i 30-100 cm. Kredit:Kobe University, JAXA, Tokyos universitet, Kochi University, Rikkyo University, Chiba Institute of Technology, Meiji University, University of Aizu, AIST
För att undersöka detta närmare, en utvärdering av korrelationskoefficienten mellan bilderna före och efter anslaget genomfördes. Det upptäcktes att regionen med låg korskorrelationskoefficient utanför SCI-kratern har en asymmetrisk struktur, vilket är mycket likt området runt nedslagspunkten där utstötningar deponerades (Arakawa et al., 2020). Baserat på en mallmatchningsmetod som använder korrelationskoefficientutvärderingen, stenblocksförskjutningarna med korskorrelationskoefficienter över 0,8 härleddes med en upplösning på ~1 cm. Detta tydde på att dessa förskjutningar kunde orsakas av den seismiska skakningen. Stenblock flyttades med mer än 3 cm i området nära SCI-kratern. Denna störning sträcker sig över ett område upp till 15 m från nedslaget, med rörelsevektorerna som strålar ut från kraterns centrum. Störde områden som förskjutits med 10 cm finns fortfarande i regionerna längre än 15 m från centrum, men de visade sig som fläckar på några meter stora och fördelades slumpmässigt. Vidare, riktningen för dessa rörelsevektorer i de avlägsna områdena var nästan slumpmässig och det fanns inga tydliga bevis som indikerade den radiella riktningen från kraterns centrum.
Förskjutningar större än 3 cm upptäcktes inom 15 m avstånd med en sannolikhet på mer än 50 %, och mellan 15 m och 30 m med en sannolikhet på cirka 10 %. Därför, Arakawa et al. föreslå, i enlighet med Matsue et al. (2020) experimentella resultat, att den seismiska skakningen fick de flesta av områdets stenblock att röra sig med en maximal acceleration 7 gånger större än Ryugus ytgravitation (g ryugu ). Vidare, de upptäckte också att nedslaget flyttade stenblock med en maximal acceleration på mellan 7g ryugu och 1g ryugu i cirka 10 % av området. Förhoppningen är att dessa resultat kommer att informera framtida numeriska simuleringar av små kroppskollisioner, samt planetariska uppdrag som involverar konstgjorda nedslag.
