Undersøgelse afslører detaljer om golfboldasteroide

Asteroider kommer i alle former og størrelser, og nu har astronomer ved MIT og andre steder observeret en asteroide, der er så kraftigt krateret, at de kalder den "golfboldasteroiden".

Asteroiden hedder Pallas, efter den græske visdomsgudinde, og blev oprindeligt opdaget i 1802. Pallas er det tredjestørste objekt i asteroidebæltet, og er omkring en syvendedel af månen. I århundreder, astronomer har bemærket, at asteroiden kredser langs et betydeligt hældende spor sammenlignet med de fleste objekter i asteroidebæltet, selvom årsagen til dens hældning forbliver et mysterium.

I et papir offentliggjort i dag i Natur astronomi , forskere afslører detaljerede billeder af Pallas, inklusive dens stærkt kraterede overflade, for første gang.

Forskerne formoder, at Pallas' stødte overflade er et resultat af asteroidens skæve kredsløb:Mens de fleste objekter i asteroidebæltet bevæger sig nogenlunde langs det samme elliptiske spor rundt om solen, ligesom biler på en racerbane, Pallas' hældende bane er sådan, at asteroiden må smadre sig vej gennem asteroidebæltet i en vinkel. Ethvert sammenstød, som Pallas oplever undervejs, ville være omkring fire gange mere skadeligt end kollisioner mellem to asteroider i samme bane.

"Pallas' kredsløb indebærer påvirkninger med meget høj hastighed, " siger Michael Marsset, avisens hovedforfatter og en postdoc i MIT's Department of Earth, Atmosfæriske og planetariske videnskaber. "Fra disse billeder, vi kan nu sige, at Pallas er det mest kraterfyldte objekt, vi kender til i asteroidebæltet. Det er som at opdage en ny verden."

Marssets medforfattere omfatter samarbejdspartnere fra 21 forskningsinstitutioner rundt om i verden.

"En voldelig historie"

Holdet, ledet af hovedefterforsker Pierre Vernazza fra Laboratoire d'Astrophyisque de Marseille i Frankrig, opnåede billeder af Pallas ved hjælp af SPHERE-instrumentet ved European Southern Observatory's Very Large Telescope (VLT), en række af fire teleskoper, hver med et 8 meter bredt spejl, beliggende i bjergene i Chile. I 2017 og så igen i 2019, Marsset og hans kolleger reserverede et af de fire teleskoper flere dage ad gangen for at se, om de kunne tage billeder af Pallas på et punkt i dens kredsløb, der var tættest på Jorden.

Holdet opnåede 11 serier af billeder over to observationsløb, fange Pallas fra forskellige vinkler, mens den roterede. Efter at have kompileret billederne, forskerne genererede en 3-D rekonstruktion af formen på asteroiden, sammen med et kraterkort over dets poler, sammen med dele af dens ækvatoriale region.

I alt, de identificerede 36 kratere større end 30 kilometer i diameter - omkring en femtedel af diameteren af ​​Jordens Chicxulub-krater, hvis oprindelige virkning sandsynligvis dræbte dinosaurerne for 65 millioner år siden. Pallas' kratere ser ud til at dække mindst 10 procent af asteroidens overflade, hvilket tyder på en voldsom kollisionshistorie, ", som forskerne udtaler i deres papir.

For at se, hvor voldsom den historie sandsynligvis har været, holdet kørte en række simuleringer af Pallas og dets interaktioner med resten af ​​asteroidebæltet i løbet af de sidste 4 milliarder år - omkring solsystemets alder. De gjorde det samme med Ceres og Vesta, under hensyntagen til hver asteroides størrelse, masse, og orbitale egenskaber, samt hastigheden og størrelsesfordelingen af ​​objekter inden for asteroidebæltet. De registrerede hver gang en simuleret kollision producerede et krater, på enten Pallas, Ceres, eller Vesta, det var mindst 40 kilometer bredt (størrelsen af ​​de fleste af de kratere, som de observerede på Pallas).

De fandt ud af, at et 40 kilometer langt krater på Pallas kunne være lavet ved en kollision med en meget mindre genstand sammenlignet med samme størrelse krater på enten Ceres eller Vesta. Fordi små asteroider er meget flere i asteroidebæltet end større, dette indebærer, at Pallas har en større sandsynlighed for at opleve kraterbegivenheder med høj hastighed end de to andre asteroider.

"Pallas oplever to til tre gange flere kollisioner end Ceres eller Vesta, og dens skrå bane er en ligetil forklaring på den meget mærkelige overflade, som vi ikke ser på nogen af ​​de to andre asteroider, " siger Marsset.

En fragmenteret familie

Forskerne gjorde to yderligere opdagelser ud fra deres billeder:et mærkeligt lyst sted på asteroidens sydlige halvkugle og et ekstremt stort nedslagsbassin langs asteroidens ækvator.

Til sidstnævnte opdagelse, holdet ledte efter forklaringer på, hvad der kan have forårsaget så stor en påvirkning, anslået til at være omkring 400 kilometer bred.

De simulerede forskellige påvirkninger langs ækvator, og sporede også de fragmenter, der sandsynligvis blev skåret ud af Pallas' overflade og spyd ud i rummet som et resultat af hvert stød.

Fra deres simuleringer, holdet konkluderer, at det store nedslagsbassin sandsynligvis var resultatet af en kollision for omkring 1,7 milliarder år siden af ​​en genstand mellem 20 og 40 kilometer bred, som efterfølgende kastede fragmenter af asteroiden ud i rummet, i et mønster, som det sker, matcher en familie af fragmenter, der er observeret at spore efter Pallas i dag.

"Ækvatorudgravningen kunne meget vel relatere til den nuværende Pallas-familie af fragmenter, " siger studiemedforfatter Miroslav Brož fra Astronomical Institute of Charles University i Prag.

Hvad angår lyspunktet, der blev opdaget på Pallas' sydlige halvkugle, forskerne er stadig uklare med, hvad det kan være. Deres førende teori er, at regionen kan være en meget stor saltforekomst. Fra deres tredimensionelle rekonstruktion af asteroiden, forskerne estimerede Pallas' volumen, og, kombineret med dens kendte masse, de beregner, at dens tæthed er forskellig fra enten Ceres eller Vesta, og at det sandsynligvis oprindeligt er dannet af en blanding af vandis, og silikater. Over tid, da isen i asteroidens indre smeltede, det hydrerede sandsynligvis silikaterne, danner saltaflejringer, der kunne være blevet blotlagt efter en påvirkning.

Et understøttende bevis for denne hypotese kan komme fra tættere på Jorden. Hver december måned, stjernekiggere kan se en blændende skærm kendt som Geminiderne - en byge af meteorer, der er fragmenter af asteroiden Phaethon, som selv menes at være et undsluppet fragment af Pallas, der til sidst kom ind i Jordens kredsløb. Astronomer har længe bemærket en række natriumindhold i Geminid-bruserne, som Marsset og hans kolleger nu hævder kan stamme fra saltforekomster i Pallas.

"Folk har foreslået missioner til Pallas med meget små, billige satellitter, " siger Marsset. "Jeg ved ikke, om de ville ske, men de kunne fortælle os mere om Pallas overflade og lyspunktets oprindelse."

Denne historie er genudgivet med tilladelse fra MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), et populært websted, der dækker nyheder om MIT-forskning, innovation og undervisning.