En SwRI-ledd studie fann att ytregoliten på asteroiden Bennu i första hand är lösa spillror. Bilder tagna före och efter provtagningen med touch-and-go indikerar ytstörningar upp till 15 tum bort. Kredit:NASA/Goddard/University of Arizona
När NASA:s rymdfarkost OSIRIS-REx samlade in prover från asteroiden Bennus yta 2020, gav krafter som uppmätts under interaktionen forskarna ett direkt test av de dåligt förstådda fysiska egenskaperna nära under ytan hos asteroider med stenhög. Nu har en studie ledd av Southwest Research Institute karakteriserat lagret precis under asteroidens yta som sammansatt av svagt bundna stenfragment som innehåller dubbelt så stort tomrum som den totala asteroiden.
"Den låga tyngdkraften hos asteroider med bråtehögar som Bennu försvagar dess nära under ytan genom att inte komprimera de övre skikten, vilket minimerar påverkan av partikelsammanhållning", säger SwRI:s Dr. Kevin Walsh, huvudförfattare till en artikel om denna forskning publicerad i tidskriften Science Advances . "Vi drar slutsatsen att ett lågdensitet, svagt bundet underjordiskt lager bör vara en global egenskap hos Bennu, inte bara lokaliserad till kontaktpunkten."
Bennu är en sfäroid samling av stenfragment och skräp med en diameter på 1 700 fot och som hålls samman av gravitationen, anpassad till dess beteckning som en "ruble-högasteroid". Det tros ha bildats efter en kollision med ett större huvud-asteroidbälte-objekt. Stenar är utspridda över dess kraftigt kraterförsedda yta, vilket tyder på att den har haft en ojämn tillvaro sedan den befriades från sin mycket större moderasteroid för några miljoner eller miljarder år sedan.
Målet med uppdraget OSIRIS-REx (Origins, Spectral Interpretation, Resource Identification, and Security–Regolith Explorer) är att samla in och returnera minst 60 gram ytmaterial från Bennu och leverera det till jorden 2023. Provinsamlingsaktiviteter gav ytterligare insikter.
Enligt Walsh har forskare som är inblandade i OSIRIS-REx-uppdraget hittills mätt Bennus termiska egenskaper och kratrar för att uppskatta styrkan och porositeten hos diskreta partiklar från asteroider med stenhög. Ensemblen av partiklar (eller regolit) på en asteroids yta som kontrollerar och påverkar långsiktig evolution har inte undersökts direkt förrän nu.
Före, under och efter samplingshändelsen tog Sample Acquisition Verification Camera (SamCam) i OSIRIS-REx Camera Suite bilder och tittade på TAGSAM-robotarmen (Touch-and-Go Sample Acquisition Mechanism).
En SwRI-ledd studie fann att de steniga fragmenten som dominerar ytasteroiden Bennu är svagt bundna och uppvisar nästan noll kohesion, troligen på grund av storleken och den låga tyngdkraften hos den lilla kroppen. Kredit:NASA/Goddard/University of Arizona
"SamCam-bilderna inom kontaktögonblicket visar att kontakten orsakade avsevärda störningar på provplatsen", säger Dr. Ron Ballouz, en medförfattare från Johns Hopkins University's Applied Physics Laboratory. "Nästan varje synlig partikel flyttas eller omorienteras på alla punkter längs TAGSAMs omkrets, upp till en 15-tums radie."
Dessa SamCam-bilder visade den nedåtgående kraften från TAGSAM lyfte en nästan 16-tums sten. Även om stenen var stark nog att motstå sönderbrytning, omorienterades den och små skräp lyftes från dess yta. Rörligheten hos dessa partiklar i millimeterskala under relativt svaga krafter antyder minimal kohesiv bindning med ytan av den större stenen.
En färsk SwRI-ledd studie gav nya insikter om ytan och strukturen hos asteroiden Bennu. NASA:s rymdfarkostdata OSIRIS-REx indikerar nästan dubbelt så stort tomrum nära dess yta jämfört med hela kroppen. Kredit:NASA/Goddard/University of Arizona
Forskare har teoretiserat att den genomsnittliga regolitpartikelstorleken ökar när asteroidstorleken minskar, eftersom större kroppar behåller mindre material på grund av en högre yttyngdkraft. Teamet jämförde sedan Bennu med liknande asteroider med bråtehögar.
"Vi upptäckte en dikotomi mellan de grova, stenblockstäckta ytorna i Bennu och Ryugu kontra Itokawa, som inkluderar dammar med mindre partiklar över 20% av dess yta," sa Walsh. "Detta kan ha flera förklaringar, inklusive att den senares yta nära ytan har komprimerats tillräckligt för att hindra dessa mikropartiklar som tränger in i det inre eller kanske är de granulära avlagringarna underjordiska lager som avslöjats av en nyligen störande omorganisation av kroppen."
Bilderna omedelbart före och efter kontakt med Bennu visar att under den cirka 1 sekund som gick störde provtagarens huvud ett område nästan 3 fot tvärs över och slängde skräp i luften. Bennu gav minimalt motstånd mot att provtagarens huvud pressades in i asteroiden, vilket delvis ses av den utbredda störningen som orsakas av kontakt, och dessa data hjälpte till att dra slutsatsen att de övre skikten av asteroiden var mycket lätt packade med betydande tomrum. Det gula kuvertet visar det avbildade störda området i bilden efter kontakt, och bilden längst ner till höger visar skuggor över läppen på provtagarens huvud och upphöjda skräp som båda hjälpte till att härleda ytans egenskaper. Kredit:NASA/Goddard/University of Arizona
En följeslagare i tidskriften Science , medförfattare av Walsh, karakteriserade den 30 fot långa elliptiska kratern som grävdes ut av TAGSAM-armen när den samlade in provet. Händelsen mobiliserade stenar och damm till en skräpplym, och exponerade material som var mörkare, rödare och mer rikligt med fina partiklar än den ursprungliga ytan. Det förskjutna underjordiska materialets bulkdensitet är ungefär hälften av asteroiden som helhet. + Utforska vidare
