Исследование дает новое представление о поверхности и структуре астероида Бенну

Когда космический корабль НАСА OSIRIS-REx собрал образцы с поверхности астероида Бенну в 2020 году, силы, измеренные во время взаимодействия, предоставили ученым прямую проверку малоизученных почти подповерхностных физических свойств астероидов, состоящих из обломков. Теперь исследование, проведенное Юго-Западным исследовательским институтом, охарактеризовало слой чуть ниже поверхности астероида как состоящий из слабо связанных фрагментов породы, содержащих в два раза больше пустот, чем весь астероид.

«Низкая гравитация астероидов, состоящих из обломков, таких как Бенну, ослабляет их приповерхностные слои, не сжимая верхние слои, сводя к минимуму влияние сцепления частиц», — сказал доктор Кевин Уолш из SwRI, ведущий автор статьи об этом исследовании, опубликованной в журнале The New York Times. журнал Science Advances. «Мы пришли к выводу, что слабосвязанный подповерхностный слой с низкой плотностью должен быть глобальным свойством Бенну, а не только локализованным в точке контакта».

Соответствуя своему названию «астероид из щебня», Бенну представляет собой сфероидальное скопление фрагментов горных пород и обломков диаметром 1700 футов, удерживаемых вместе под действием силы тяжести. Считается, что он образовался после столкновения с более крупным объектом главного пояса астероидов. Камни разбросаны по его покрытой кратерами поверхности, что указывает на то, что он вел бурное существование с тех пор, как несколько миллионов или миллиардов лет назад был освобожден от своего гораздо более крупного родительского астероида.

Цель миссии OSIRIS-REx (Происхождение, спектральная интерпретация, идентификация ресурсов и безопасность — исследователь реголита) — собрать и вернуть не менее 60 граммов поверхностного материала с Бенну и доставить его на Землю в 2023 году. идеи.

По словам Уолша, исследователи, участвующие в миссии OSIRIS-REx, до сих пор измеряли тепловые свойства и кратеры Бенну, чтобы оценить прочность и пористость отдельных частиц астероидов, состоящих из обломков. Совокупность частиц (или реголита) на поверхности астероида, контролирующая и влияющая на долгосрочную эволюцию, до сих пор не исследовалась напрямую.

До, во время и после отбора проб камера проверки сбора проб (SamCam) из комплекта камер OSIRIS-REx делала снимки роботизированного манипулятора с механизмом сбора проб Touch-and-Go (TAGSAM).

«Изображения SamCam, фиксирующие момент контакта, показывают, что контакт вызвал значительное беспокойство в месте взятия образца», — сказал доктор Рон Баллуз, соавтор из Лаборатории прикладной физики Университета Джона Хопкинса. «Почти каждая видимая частица перемещается или переориентируется во всех точках по окружности TAGSAM в радиусе до 15 дюймов».

Эти изображения SamCam показали, что нисходящая сила TAGSAM подняла почти 16-дюймовый камень. Несмотря на то, что скала была достаточно прочной, чтобы выдержать разрушение, она была переориентирована, и с ее поверхности поднялись мелкие обломки. Подвижность этих частиц миллиметрового размера при относительно слабых силах предполагает минимальное когезионное сцепление с поверхностью более крупной породы.

Ученые предположили, что средний размер частиц реголита увеличивается по мере уменьшения размера астероида, потому что более крупные тела удерживают более мелкие материалы из-за более высокой поверхностной гравитации. Затем команда сравнила Бенну с аналогичными астероидами, состоящими из обломков.

«Мы обнаружили дихотомию между грубыми, покрытыми валунами поверхностями Бенну и Рюгу и Итокавы, которая включает пруды с более мелкими частицами на 20% ее поверхности», — сказал Уолш. «У этого может быть несколько объяснений, в том числе то, что ближняя поверхность последнего сжалась достаточно, чтобы помешать проникновению этих микрочастиц внутрь, или, возможно, зернистые отложения представляют собой подповерхностные слои, обнаруженные в результате недавней разрушительной реорганизации тела».

Изображения непосредственно до и после контакта с Бенну показывают, что за прошедшую примерно 1 секунду головка пробоотборника нарушила область шириной почти 3 фута и подбросила обломки в воздух. Бенну оказал минимальное сопротивление вдавливанию головки пробоотборника в астероид, что частично видно по широко распространенному возмущению, вызванному контактом, и эти данные помогли сделать вывод, что верхние слои астероида были очень слабо заполнены значительными пустотами. Желтый конверт показывает нанесенную на карту нарушенную область на изображении после контакта, а изображение в правом нижнем углу показывает тени над кромкой головки пробоотборника и приподнятые обломки, которые помогли сделать вывод о свойствах поверхности. Предоставлено: НАСА/Годдард/Университет Аризоны.

В сопутствующей статье в журнале Science, в соавторстве с Уолшем, описывается эллиптический кратер длиной 30 футов, выкопанный рукой TAGSAM, когда он собирал образец. Это событие мобилизовало камни и пыль в шлейф обломков, обнажив материал, который был темнее, краснее и содержал больше мелких частиц, чем первоначальная поверхность. Объемная плотность смещенного подповерхностного материала составляет примерно половину плотности астероида в целом.