Asteroids ar fortæller historier om dens fortid

Ved at studere nedslagsmærker på overfladen af ​​asteroiden Bennu – målet for NASAs OSIRIS-REx-mission – har et team af forskere ledet af University of Arizona afsløret asteroidens fortid og afsløret, at på trods af, at den blev dannet for hundreder af millioner af år siden, Bennu vandrede ind i Jordens kvarter først for ganske nylig.

Studiet, offentliggjort i tidsskriftet Natur, giver et nyt benchmark for at forstå udviklingen af ​​asteroider, giver indsigt i en dårligt forstået population af rumaffald, der er farligt for rumfartøjer, og forbedrer forskernes forståelse af solsystemet.

Forskerne brugte billeder og laserbaserede målinger taget under en to-årig opmålingsfase, hvor OSIRIS-REx-rumfartøjet i varevognsstørrelse kredsede om Bennu og slog rekorden som det mindste rumfartøj, der kredsede om et lille legeme.

Præsenteret ved åbningsdagen for American Astronomical Society's Division of Planetary Science møde den 26. oktober, papiret beskriver de første observationer og målinger af nedslagskratere på individuelle kampesten på en luftløs planetoverflade siden Apollo-missionerne til månen for 50 år siden, ifølge forfatterne.

Publikationen kommer blot et par dage efter en stor milepæl for NASAs University of Arizona-ledede OSIRIS-REx-mission. Den 20. okt. rumfartøjet faldt med succes ned til asteroiden Bennu for at få fat i en prøve fra dens klippespredte overflade - det første for NASA. Prøven er nu blevet stuvet med succes og vil blive returneret til Jorden til undersøgelse i 2023, hvor det kunne give videnskabsfolk indsigt i de tidligste stadier af dannelsen af ​​vores solsystem.

Nedslagskratere på klipper Fortæl en historie

Selvom Jorden bliver kastet med mere end 100 tons rumaffald hver dag, det er praktisk talt umuligt at finde en klippeflade, der er udhulet af stød fra små genstande ved høje hastigheder. Takket være vores atmosfære, vi kommer til at nyde ethvert objekt, der er mindre end et par meter, som et stjerneskud i stedet for at skulle frygte at blive ramt af, hvad der i bund og grund svarer til en kugle fra det ydre rum.

Planetlegemer, der mangler et sådant beskyttende lag, imidlertid, bære den fulde byrde af en evig kosmisk spærreild, og de har ar at vise for det. Højopløselige billeder taget af OSIRIS-REx-rumfartøjet under dets to-årige undersøgelseskampagne gjorde det muligt for forskere at studere selv små kratere, med diametre fra en centimeter til en meter, på Bennus kampesten.

Gennemsnitlig, holdet fandt kampesten på 1 meter (3 fod) eller større, der var arret af alt fra én til 60 gruber – påvirket af rumaffald i størrelse fra et par millimeter til titusinder af centimeter.

"Jeg var overrasket over at se disse træk på overfladen af ​​Bennu, " sagde avisens hovedforfatter, Ronald Ballouz, en postdoc-forsker i UArizona Lunar and Planetary Laboratory og en videnskabsmand med OSIRIS-REx regolith-udviklingsarbejdsgruppen. "Klipperne fortæller deres historie gennem de kratere, de har akkumuleret over tid. Vi har ikke observeret noget lignende, siden astronauter gik på månen."

For Ballouz, som voksede op i 1990'erne i Beirut efter borgerkrigen, Libanon, billedet af en klippeoverflade fyldt med små nedslagskratere fremkaldte barndomsminder om at bygge mure fyldt med skudhuller i hans krigshærgede hjemland.

"Hvor jeg voksede op, bygningerne har skudhuller overalt, og jeg har aldrig tænkt over det, " sagde han. "Det var bare et faktum. Så, da jeg så på billederne fra asteroiden, Jeg var meget nysgerrig, og jeg tænkte straks, at det her måtte være effektfunktioner."

Observationerne lavet af Ballouz og hans team bygger bro mellem tidligere undersøgelser af rumaffald større end et par centimeter, baseret på påvirkninger af månen, og undersøgelser af genstande mindre end et par millimeter, baseret på observationer af meteorer, der trænger ind i Jordens atmosfære og nedslag på rumfartøjer.

"De objekter, der dannede kraterne på Bennus kampesten, falder inden for dette hul, som vi ikke rigtig ved meget om, " sagde Ballouz, tilføjer, at sten i det størrelsesområde er et vigtigt studieområde, hovedsagelig fordi de repræsenterer farer for rumfartøjer i kredsløb om Jorden. "Et sammenstød fra en af ​​disse millimeter til centimeter-størrelse objekter ved hastigheder på 45, 000 miles i timen kan være farligt."

Ballouz og hans team udviklede en teknik til at kvantificere styrken af ​​faste objekter ved hjælp af fjernobservationer af kratere på overfladen af ​​kampesten - en matematisk formel, der gør det muligt for forskere at beregne den maksimale slagenergi, som en kampesten af ​​en given størrelse og styrke kunne tåle, før den bliver smadret. Med andre ord, kraterfordelingen fundet på Bennu i dag holder en historisk registrering af frekvensen, størrelse og hastighed af nedslagsbegivenheder, som asteroiden har oplevet gennem sin historie.

"Idéen er faktisk ret simpel, " sagde Ballouz, bruge en bygning udsat for artilleriild som en analogi til kampesten på en asteroide. "Vi spørger, 'Hvad er det største krater, du kan lave på den væg, før væggen går i opløsning?' Baseret på observationer af flere vægge af samme størrelse, men med forskellige størrelser kratere, du kan få en idé om styrken af ​​den mur."

Det samme gælder for en kampesten på en asteroide eller et andet luftløst legeme, sagde Ballouz, som tilføjede, at tilgangen kunne bruges på enhver anden asteroide eller luftløs krop, som astronauter eller rumfartøjer kan besøge i fremtiden.

"Hvis en kampesten bliver ramt af noget, der er større end en genstand, som ville efterlade en vis størrelse, det ville bare forsvinde, " forklarede han. Med andre ord, størrelsesfordelingen af ​​kampesten, der har bestået på Bennu, tjener som tavse vidner til dens geologiske fortid.

En nybegynder i jordens kvarter

Anvendelse af teknikken på kampesten i størrelse fra småsten til parkeringshuse, forskerne var i stand til at drage slutninger om størrelsen og typen af ​​stødlegemer, som stenblokkene blev udsat for, og hvor længe.

Forfatterne konkluderer, at de største kratere på Bennus kampesten blev skabt, mens Bennu opholdt sig i asteroidebæltet, hvor stødhastigheden er lavere end i omgivelserne nær Jorden, men er hyppigere og ofte nær grænsen af, hvad kampestenene kunne tåle. Mindre kratere, på den anden side, blev erhvervet for nylig, under Bennus tid i nær-jordens rum, hvor stødhastighederne er højere, men potentielt forstyrrende stødlegemer er meget mindre almindelige.

Baseret på disse beregninger, Forfatterne fastslår, at Bennu er en relativ nykommer til Jordens kvarter. Selvom det menes at være dannet i hovedasteroidebæltet for mere end 100 millioner år siden, det anslås, at den blev smidt ud af asteroidebæltet og migrerede til sit nuværende territorium for kun 1,75 millioner år siden. Udvider resultaterne til andre objekter nær Jorden, eller NEO'er, forskerne foreslår også, at disse objekter sandsynligvis kommer fra forældrelegemer, der falder i kategorien asteroider, som for det meste er stenet med lidt eller ingen is, snarere end kometer, som har mere is end sten.

Mens teoretiske modeller tyder på, at asteroidebæltet er reservoiret for NEO'er, ingen observationsbeviser for deres herkomst var tilgængelige bortset fra meteoritter, der faldt til Jorden og blev indsamlet, sagde Ballouz. Med disse data, forskere kan validere deres modeller for, hvor NEO'er kommer fra, ifølge Ballouz, og få en idé om, hvor stærke og solide disse objekter er - afgørende information for eventuelle potentielle missioner, der er rettet mod asteroider i fremtiden til forskning, ressourceudvinding eller beskyttelse af Jorden mod påvirkning.