Zespól naukowy misji NASA OSIRIS-REx przedstawił trzy możliwe wyjaśnienia obserwacji, zgodnie z którymi asteroida Bennu wyrzuca w kosmos cząsteczki.
Niedługo po tym, jak sonda NASA OSIRIS-REx dotarła do asteroidy Bennu, niespodziewane odkrycie zespołu ujawniło, że asteroida ta może być aktywna – czyli po wielokroć wyrzucać swe cząstki w przestrzeń kosmiczną. Trwające wciąż badania Bennu oraz przyszłe badania pobranych z niej próbek skalnych, które ostatecznie mają dotrzeć aż do Ziemi, może rzucić nowe światło na przyczyny tego intrygującego zjawiska.
Zespół OSIRIS-REx po raz pierwszy zaobserwował wyrzucanie cząstek z asteroidy na zdjęciach zarejestrowanych przez kamery nawigacyjne, wykonanych 6 stycznia tego roku, zaledwie tydzień po wejściu sondy na pierwszą orbitę wokół Bennu. Na pierwszy rzut oka cząstki te wyglądały jak gwiazdy leżące daleko za asteroidą, ale po bliższej inspekcji naukowcy zdali sobie sobie sprawę z tego, że asteroida traci w ten sposób materiał ze swojej powierzchni. Po dokonaniu oceny, zgodnie z którą cząstki te nie zagrażają bezpieczeństwu sondy, w ramach misji rozpoczęto właściwe obserwacje celem pełnego udokumentowania jej działalności.
Po przestudiowaniu wyników tych obserwacji zespół misji opublikował swoje nowe odkrycia 6 grudnia tego roku. Zaobserwowano trzy największe zdarzenia związane z wyrzutem cząstek w dniach 6 i 19 stycznia oraz 11 lutego. Naukowcy uważają, że zdarzenia te miały miejsce w różnych lokalizacjach na powierzchni Bennu. Pierwsze z nich zaszło na półkuli południowej, a drugie i trzecie objawiło się w pobliżu równika. Wszystkie trzy incydenty odbyły się późnym popołudniem, liczonym według zmienności dnia i nocy na Bennu.
Zespół odkrył, że po wyrzuceniu z powierzchni asteroidy cząsteczki albo krótko okrążały Bennu i ostatecznie znów opadły na jej powierzchnię, albo uciekły na zawsze w kosmos. Obserwowane cząsteczki przemieszczały się z prędkością do 3 metrów na sekundę i miały rozmiary dochodzące nawet do 10 cm. Podczas największego zdarzenia związanego z wyrzutem zaobserwowano około 200 odrzuconych cząstek.
Zespół zbadał szeroką gamę możliwych mechanizmów, które mogą powodować to zjawisko. Następnie zawęził tę listę do trzech wyjaśnień: uderzeń meteoroidów, pękania skał na skutek naprężeń termicznych oraz uwalniania się pary wodnej.
Zderzenia ciał takich jak Bennu z mikrometeorami (mikrometeroidami) są powszechne w głębokiej przestrzeni kosmicznej, możliwe jest więc, że te małe fragmenty kosmicznych skał mogą uderzać w Bennu tam, gdzie OSIRIS-REx tego bezpośrednio nie obserwuje, wstrząsając jednak powierzchnią asteroidy i prowadząc do wyrzutu luźnych cząsteczek w kosmos po samym uderzeniu.
Ale i tak zwane szczelinowanie termiczne jest tu rozsądnym wyjaśnieniem. Warto zauważyć, że temperatury panujące na Bennu różnią się drastycznie w czasie 4,3-godzinnego okresu jej rotacji. Chociaż w nocy jest tam bardzo zimno, powierzchnia asteroidy nagrzewa się znacznie w „południe”, i właśnie wtedy mniej więcej miały miejsce trzy największe zdarzenia związane z wyrzutem cząstek. W wyniku takich zmian temperatury skały mogą łatwo pękać i rozpadać się, a wówczas cząsteczki mogą zostać wyrzucane z powierzchni ciała.
Także uwalnianie się wody może wyjaśniać obserwowaną aktywność asteroidy. Gdy pewne substancje skalne na Bennu są podgrzewane, zawarta w nich woda zaczyna się uwalniać i wytwarzać pewne ciśnienie. Możliwe jest, że wraz ze wzrostem ciśnienia w pęknięciach i porach skalnych, czyli tam, gdzie uwalnia się ta woda, powierzchnia skalna zostaje naruszona, powodując gwałtowny wybuch i wyrzut cząstek.
Ale natura nie zawsze wybiera najprostsze wyjaśnienia. Może być i tak, że w grę wchodzi więcej niż jeden z tych możliwych mechanizmów – mówi Steve Chesley, autor artykułu i pracownik naukowy Jet Propulsion Laboratory w Pasadenie w Kalifornii. Na przykład szczelinowanie termiczne może rozbijać materiał powierzchniowy na małe kawałki, co znacznie ułatwia zderzającym się z Bennu meteoroidom wybijanie cząsteczek skalnych z jej powierzchni w przestrzeń kosmiczną.
Jeśli szczelinowanie termiczne, uderzenia meteoroidów lub oba te mechanizmy jednocześnie są w rzeczywistości przyczyną zaobserwowanych wyrzutów, to zjawisko to prawdopodobnie zachodzi na wszystkich małych asteroidach, ponieważ wszystkie z nich doświadczają tych samych procesów. Jeśli jednak to akurat uwalnianie wody jest tu przyczyną, zjawisko to byłoby specyficzne dla tylko tych asteroid, które zawierają minerały wodonośne – takich jak właśnie Bennu.
Aktywność Bennu daje nowe możliwości w zakresie pobrania z niej próbki i zwrócenia jej na Ziemię, gdzie będzie ona dokładniej zbadana. Wiele z wyrzucanych cząstek jest na tyle małych, że i one będą mogłyby być zebrane przez układ próbkowania sondy, co oznacza, że pozyskana próbka będzie prawdopodobnie zawierać materiał, który został wyrzucony i z powrotem zwrócony na powierzchnię Bennu. Ten dostarczony na Ziemię materiał niemal na pewno zwiększy nasze zrozumienie planetoid oraz różnic pomiędzy nimi. Nawet wtedy, gdy badane dziś zjawisko wyrzucania cząstek nadal pozostanie dla naukowców tajemnicą.
Pobieranie próbek zaplanowano na lato 2020 roku, ale zostaną one dostarczone na Ziemię dopiero we wrześniu 2023 roku.
Czytaj więcej:
Źródło: uanews.arizona.edu
Ilustracja: Widok asteroidy Bennu wyrzucającej cząstki z powierzchni – 6 stycznia 2019 roku. Obraz jest połączeniem dwóch zdjęć wykonanych przez urządzenie obrazujące NavCam 1 znajdujące się na pokładzie sondy OSIRIS-REx: zdjęcia z krótką ekspozycją (1,4 ms), które wyraźnie pokazuje asteroidę, oraz zdjęcia z długim czasem ekspozycji (5 s), które wyraźnie pokazują cząstki.
Źródło: NASA/Goddard/University of Arizona/Lockheed Martin.
