Hvordan små partikler kunne omforme Bennu og andre asteroider

I januar 2019, NASAs OSIRIS-REx-rumfartøj kredsede om asteroiden Bennu, da rumfartøjets kameraer fangede noget uventet:Tusindvis af bittesmå stykker materiale, nogle bare på størrelse med kugler, begyndte at hoppe fra overfladen af ​​asteroiden - som et spil ping-pong i rummet. Siden da, mange sådanne partikeludstødningshændelser er blevet observeret ved Bennus overflade.

OSIRIS-REx er et hidtil uset forsøg på at undersøge, hvad der udgør asteroider som Bennu, og hvordan de bevæger sig gennem rummet. Men, som de springende partikler viser, missionen har allerede leveret et par overraskelser.

"Vi har studeret asteroider i lang tid, og ingen havde nogensinde set dette fænomen før - disse små partikler blev skudt væk fra overfladen, sagde Daniel Scheeres, fremtrædende professor i Ann og H.J. Smead Department of Aerospace Engineering Sciences. Han leder radiovidenskabsteamet for OSIRIS-REx sammen med CU Boulders Jay McMahon.

Nu, en række nye undersøgelser søger at genskabe og forstå de observerede partikeludstødningshændelser, sammensætte, hvad der skete og hvorfor. Scheeres og McMahon fokuserer især på ét spørgsmål:Hvordan kan sådanne springende partikler ændre den langsigtede skæbne for Bennu og andre asteroider som den?

I forskning offentliggjort i Journal of Geophysical Research:Planeter , duoen og deres kolleger rapporterer, at sådanne tilsyneladende små hændelser kan tilføjes over tid - måske endda medvirke til at give asteroiden dens afslørende form, som ofte sammenlignes med en snurretop.

"Vi vil gerne vide, hvad det betyder for det større billede af, hvordan asteroider lever deres liv, " sagde McMahon, en adjunkt i rumfartsteknik.

University of Arizona leder videnskabelige operationer for OSIRIS-REx, som blev bygget af den Colorado-baserede Lockheed Martin. NASAs Goddard Space Flight Center i Maryland administrerer den overordnede mission.

Massetab

McMahon tilføjede, at livet for nogle asteroider kan være ret kaotisk. En klasse af disse kroppe, som videnskabsmænd kalder "aktive" asteroider, taber en betydelig mængde materiale løbende.

"De er næsten en krydsning mellem en komet og en asteroide, " sagde McMahon. "De taber masse, og den er så stor, at vi kan se den fra Jorden."

Indtil for nylig, ingen vidste, at det samme kunne ske i meget mindre målestok. Men det er netop tilfældet på Bennu. En hypotese tyder på, at hurtige temperaturskift kan få overfladen af ​​asteroiden til at deformeres og revne, dukker små stykker materiale af. En anden undersøgelse har hævdet, at udstødningerne kunne være resultatet af små meteoroider, der smadrede ind i Bennu.

Baseret på OSIRIS-REx's observationer, partiklerne, der udstødes fra Bennu, kan være så store som softballs og ramme hastigheder på omkring 7 miles i timen. Endnu mere overraskende, McMahon sagde, et lille antal af disse stumper syntes at gøre det umulige:De fløj væk fra Bennus overflade, kredsede derefter om asteroiden i flere dage eller længere.

"Det burde ikke ske i typisk orbital mekanik, " sagde McMahon.

Sagt anderledes, grundlæggende orbitalberegninger tyder på, at alle disse partikler bør gøre en af ​​to ting:Hop ned fra overfladen og fald direkte ned igen eller undslippe Bennus tyngdekraft og aldrig komme tilbage.

Tæt på misser

For at finde ud af, hvorfor nogle ikke spiller efter reglerne, McMahon og hans kolleger brugte detaljerede computermodeller til at spore banerne for mere end 17, 000 testpartikler udstødt fra Bennu. De opdagede, at en lille delmængde af dem ser ud til at få hjælp fra en usandsynlig kilde:solen.

McMahon forklarede, at da disse objekter springer fra asteroiden, de udsættes for varme og stråling, der kommer fra solen og fra selve Bennu - bare en lille smule, men nok til af og til at give dem et lille løft i fart. Med det rigtige tryk, disse partikler kan i det væsentlige, mislykkes med at falde.

"Partikel kommer virkelig tæt på overfladen og savner bare, " sagde McMahon. "Hvis den kan gøre det et par gange, så kan den komme i en situation, hvor den kan leve i kredsløb i et stykke tid."

I en anden undersøgelse offentliggjort i samme serie, et hold ledet af Scheeres og McMahon forsøgte at finde ud af, om udstødningsbegivenheder overhovedet kunne påvirke Bennus egen bane omkring solen - svaret er sandsynligvis ikke.

Gruppen opdagede noget andet usædvanligt:​​Når partikler til sidst lander på Bennus overflade, mange ser ud til at falde uforholdsmæssigt nær dens ækvator, hvor asteroiden har en tydelig bule. Som resultat, disse begivenheder kunne omforme asteroiden over tusinder eller millioner af år ved at flytte masse fra dens nord og syd til dens midte.

Resultaterne er en optakt til en anden stor begivenhed i Bennus liv. Næste måned, OSIRIS-REx vil komme tættere på asteroiden end nogensinde før. Når først der, rumfartøjet vil bruge en tilbagetrækkelig arm til at gribe en prøve fra overfladen og bringe den hjem igen.

Scheeres og kolleger forventer endnu flere uventede fund fra en allerede overraskende asteroide.

Medforfattere til den nye undersøgelse inkluderer forskere fra Jet Propulsion Laboratory, Institut for Planetarisk Videnskab, NASA Goddard Space Flight Center, Lockheed Martin, University of Arizona, Det åbne universitet og University of Tennessee.