OSIRIS-REx missionsforskere detaljerer historien om asteroiden Bennu

NASA's OSIRIS-REx rumfartøjsmission, lanceret den 8. september, 2016, er den første amerikanske mission designet til at hente en uberørt prøve af en asteroide og returnere den til Jorden for yderligere undersøgelse. Missionens mål er Bennu, en kulstofrig jordnær asteroide, der er potentielt farlig, repræsenterer cirka 1 ud af 2, 700 chance for at påvirke Jorden sidst i det 22. århundrede.

Forskere mener, at Bennu kan indeholde de molekylære forløbere for livets oprindelse og jordens oceaner, så et af missionens hovedformål er at bestemme Bennus fysiske og kemiske egenskaber.

"Rumfartøjet har observeret asteroiden i næsten to år nu, " sagde Joshua Emery, lektor ved NAU's Institut for Astronomi og Planetvidenskab og medlem af OSIRIS-REx videnskabsteam. "Bennu har vist sig at være en fascinerende lille asteroide og har givet os mange overraskelser."

Missionens første forsøg på at hente prøven er planlagt til den 20. oktober, 2020, og rumfartøjet er planlagt til at returnere prøven tilbage til Jorden den 24. september, 2023. Forud for prøveindsamlingen, videnskabsholdet udgav et sæt på seks artikler i Videnskab og Videnskabens fremskridt , fire, hvoraf Emery var medforfatter, at dele sine hidtidige videnskabelige resultater og samtidig opbygge interessen for den kommende begivenhed.

"Vi har arbejdet i over et årti på det kommende prøveudtagningsforsøg, " sagde han. "Det er sådan en spændende tid. Rumfartøjet sender data tilbage ret hurtigt for at fortælle os, om selve manøvren var vellykket, og det bliver spændende at se billeder fra prøveudtagningen, som skal sendes tilbage inden for en dag."

Papirerne beskriver den detaljerede karakterisering af overfladen ved hjælp af billeder, spektroskopi (sammensætning) og termiske målinger. Emery opsummerer hver af de fire artikler, han var medforfatter:

• "Udbredt kulstofbærende materialer på jordnær asteroide (101955) Bennu, " offentliggjort i Videnskab :"OSIRIS-REx spektrometerdata viser absorptioner ("fingeraftryk") af komplekse organiske molekyler og carbonatmineraler på Bennus overflade. Disse materialer ser ikke ud til at være rumligt korrelerede til nogen specifikke geologiske træk eller andre sammensætninger, men de er udbredt over overfladen. Disse data giver den første konkrete påvisning af kulstofbærende materialer på en jordnær asteroide. Tilstedeværelsen af ​​organiske stoffer på Bennu tyder på, at asteroider som Bennu kan have bragt organiske molekyler til Jorden."
• "Lyse carbonatårer på asteroide (101955) Bennu:Implikationer for vandig ændringshistorie, " offentliggjort i Videnskab :"Detaljeret analyse af absorptionsegenskaber i OSIRIS-REx spektrometerdata indikerer, at der er karbonater på Bennu, og at disse karbonater ligner dem, der findes i visse meteoritter. Billeder af Bennu viser, at nogle af klipperne indeholder lyse årer, der kan være carbonat. Karbonater, og deres forekomst i stor overflod, betyder, at væskestrømning og hydrotermisk aflejring på Bennus moderlegeme ville have fundet sted over afstande på kilometer i tusinder til millioner af år - forhold, der tyder på storskala, åbent system hydrotermisk ændring af kulholdige asteroider i det tidlige solsystem."
• "Asteroide (101955) Bennus svage kampesten og termisk unormale ækvator, " offentliggjort i Videnskabens fremskridt :"Ved at måle og kortlægge temperaturen på Bennus overflade på forskellige tidspunkter af dagen, vi kan se, hvordan forskellige sten varmes op og afkøles, som gør os i stand til at bestemme overfladebjergarternes fysiske egenskaber. Denne analyse skelner mellem to kampestenspopulationer på Bennu, der adskiller sig i termisk inerti (modstand mod ændringer i temperatur) og styrke. Begge har lavere termisk inerti og udledt styrke end forventet for kampesten og meteoritter. Den svagere kampestenstype ville sandsynligvis ikke overleve atmosfærisk indtrængen og er derfor muligvis ikke repræsenteret i meteoritsamlingen. Vores resultater antyder, at andre NEA'er sandsynligvis har kampesten svarende til dem på Bennu, snarere end finere-partikel-regolitter."
• "Heterogen massefordeling af murbrokker-asteroiden (101955) Bennu, " offentliggjort i Videnskabens fremskridt :"Vi målte Bennus tyngdefelt meget detaljeret ved hjælp af OSIRIS-REx rumfartøjets bane og ved at kortlægge kredsløbene for små partikler, der udstødes fra Bennus overflade. Tyngdefeltet giver indsigt i Bennus indre struktur. Disse data viser, at Bennu gør ikke have et ensartet indre. Bennus centrum ser ud til at have en lavere tæthed end dets gennemsnit. Ækvatorbulen har også en relativt lav tæthed. Ækvator med lavere tæthed er i overensstemmelse med den seneste bevægelse af materiale til ækvator. Center med lavere tæthed antyder at Bennu plejede at spinde meget hurtigere end dens nuværende 4,29 periode 'dag'."

"Det har været så spændende og ære at være en del af OSIRIS-REx-teamet, " sagde Emery. "Som leder af arbejdsgruppen for termisk analyse, det har været meget spændende for mig at være meget involveret i planlægningen af ​​de observationer rumfartøjet har lavet som forberedelse til prøveudtagning og derefter finde ud af dataene, hvordan overfladerne er. Klipperne på Bennu ser mærkelige ud, og vi fandt ud af de termiske data, at de er så svage, at vi nemt kunne knuse dem i vores hænder. Stadig, de har eksisteret på denne asteroide i over en milliard år! Disse sten indeholder også komplekse organiske molekyler, der dannes naturligt i rummet, og asteroider som Bennu kunne have bragt disse organiske molekyler til Jorden for milliarder af år siden for at så livets begyndelse. Når prøven returneres til Jorden, videnskabsmænd vil være i stand til at studere disse molekyler i udsøgte detaljer."

Emery, who joined NAU in 2019, applies the techniques of astronomical reflection and emission spectroscopy and spectrophotometry of primitive and icy bodies in the near- (0.8 to 5.0 microns) and mid-infrared (5 to 50 microns) to investigate the formation and evolution of the Solar System and the distribution of organic material.

The Jupiter Trojan asteroids have been a strong focus of his research, and he also regularly observes Kuiper Belt objects, icy satellites and other asteroid groups to understand the state of their surfaces as related to these topics. In addition to contributing to Solar System exploration as a science team member on the OSIRIS-REx asteroid sample return mission, he also collaborated on the upcoming Lucy Trojan asteroid flyby mission and the NEO Surveyor Mission infrared telescope mission.