OSIRIS-REx mission forklarer Bennus mystiske partikelhændelser

Kort efter NASAs OSIRIS-REx-rumfartøj ankom til asteroiden Bennu, en uventet opdagelse af missionens videnskabshold afslørede, at asteroiden kunne være aktiv, eller konsekvent udledning af partikler i rummet. Den igangværende undersøgelse af Bennu - og dens prøve, der i sidste ende vil blive returneret til Jorden - kan potentielt kaste lys over, hvorfor dette spændende fænomen opstår.

OSIRIS-REx-holdet observerede først en partikeludstødningsbegivenhed i billeder taget af rumfartøjets navigationskameraer taget den 6. januar, blot en uge efter, at rumfartøjet kom ind i sit første kredsløb omkring Bennu. Ved første øjekast, partiklerne så ud til at være stjerner bag asteroiden, men ved nærmere undersøgelse, holdet indså, at asteroiden skubbede materiale ud fra dens overflade. Efter at have konkluderet, at disse partikler ikke kompromitterede rumfartøjets sikkerhed, missionen påbegyndte dedikerede observationer for fuldt ud at dokumentere aktiviteten.

"Blandt Bennus mange overraskelser, partikeludstødningerne satte gang i vores nysgerrighed, og vi har brugt de sidste mange måneder på at undersøge dette mysterium, " sagde Dante Lauretta, OSIRIS-REx hovedefterforsker ved University of Arizona, Tucson. "Dette er en fantastisk mulighed for at udvide vores viden om, hvordan asteroider opfører sig."

Efter at have studeret resultaterne af observationerne, missionsholdet offentliggjorde deres resultater i en Videnskab papir udgivet 6. december. Holdet observerede de tre største partikeludstødningsbegivenheder den 6. og 19. januar, og 11. feb. og konkluderede, at begivenhederne stammede fra forskellige steder på Bennus overflade. Den første begivenhed opstod på den sydlige halvkugle, og den anden og tredje begivenhed fandt sted nær ækvator. Alle tre arrangementer fandt sted sidst på eftermiddagen på Bennu.

Teamet fandt ud af, at efter udslyngning fra asteroidens overflade, partiklerne enten kortvarigt kredsede Bennu og faldt tilbage til dens overflade eller undslap fra Bennu ud i rummet. De observerede partikler rejste op til 10 fod (3 meter) i sekundet, og målt fra mindre end en tomme op til 4 tommer (10 cm) i størrelse. Cirka 200 partikler blev observeret under den største begivenhed, som fandt sted den 6. januar.

Holdet undersøgte en lang række mulige mekanismer, der kan have forårsaget udstødningsbegivenhederne, og indsnævrede listen til tre kandidater:meteoroidnedslag, termisk spændingsfrakturering, og frigivet vanddamp.

Meteoroidnedslag er almindelige i det dybe rumkvarter Bennu, og det er muligt, at disse små fragmenter af rumsten kan ramme Bennu, hvor OSIRIS-REx ikke observerer det, ryster løse partikler med momentum af deres påvirkning.

Holdet fastslog også, at termisk frakturering er en anden rimelig forklaring. Bennus overfladetemperaturer varierer drastisk over dens 4,3 timers rotationsperiode. Selvom det er ekstremt koldt i nattetimerne, asteroidens overflade opvarmes betydeligt midt på eftermiddagen, det er da de tre store begivenheder indtraf. Som et resultat af denne temperaturændring, sten kan begynde at revne og bryde ned, og til sidst kunne partikler blive slynget ud fra overfladen. Denne cyklus er kendt som termisk stressfrakturering.

Vandfrigivelse kan også forklare asteroidens aktivitet. Når Bennus vandlåste ler opvarmes, vandet kunne begynde at slippe og skabe tryk. Det er muligt, at når der opbygges tryk i revner og porer i kampesten, hvor absorberet vand frigives, overfladen kan blive ophidset, får partikler til at bryde ud.

Men naturen tillader ikke altid simple forklaringer. "Det kan være, at mere end én af disse mulige mekanismer er på spil, " sagde Steve Chesley, en forfatter på papiret og seniorforsker ved NASA's Jet Propulsion Laboratory i Pasadena, Californien "F.eks. termisk frakturering kan være at hakke overfladematerialet i små stykker, gør det meget lettere for meteoroid-nedslag at sende småsten ud i rummet."

Hvis termisk brud, meteoroide nedslag, eller begge, er faktisk årsagerne til disse udstødningsbegivenheder, så sker dette fænomen sandsynligvis på alle små asteroider, da de alle oplever disse mekanismer. Imidlertid, hvis vandudslip er årsagen til disse udstødningshændelser, så ville dette fænomen være specifikt for asteroider, der indeholder vandførende mineraler, ligesom Bennu.

Bennus aktivitet giver større muligheder, når først en prøve er indsamlet og returneret til Jorden for at studere. Mange af de udstødte partikler er små nok til at blive opsamlet af rumfartøjets prøveudtagningsmekanisme, hvilket betyder, at den returnerede prøve muligvis kan indeholde noget materiale, der blev udstødt og returneret til Bennus overflade. At fastslå, at en bestemt partikel var blevet udstødt og returneret til Bennu, kan være en videnskabelig bedrift, der ligner at finde en nål i en høstak. Materialet vendte tilbage til Jorden fra Bennu, imidlertid, vil næsten helt sikkert øge vores forståelse af asteroider og måden, de både er forskellige og ens, selvom partikeludstødningsfænomenet fortsat er et mysterium, hvis spor vi også vender hjem med i form af data og yderligere materiale til undersøgelse.

Prøveindsamling er planlagt til sommeren 2020, og prøven vil blive leveret til Jorden i september 2023.