Asteroidi Bennu on kivien ja valtavien lohkareiden peitossa. Ja nyt, kun OSIRIS-REx-avaruusalus tarkkailee näitä kiviä, tutkijat voivat nähdä jotain yllättävää ilmattomaan kappaleeseen: kivissä on pieniä halkeamia ja halkeamia.
Syy?
Todennäköisesti halkeamat johtuvat suurista lämpötilojen vaihteluista, kun auringonvalo lämmittää kiviä päivällä ja jäähtyy sitten nopeasti yöllä. Tämä prosessi tapahtuu nopeasti ja usein, sillä Bennu tekee yhden täyden kierroksen akselinsa ympäri 4,3 tunnin välein.
'Tämä on ensimmäinen kerta, kun todisteet tästä prosessista, jota kutsutaan lämpömurtamiseksi, on lopullisesti havaittu esineessä, jossa ei ole ilmakehää', sanoi Jamie Molaro Planetary Science Institutesta Tucsonissa, Arizonassa. Molaro on johtava kirjoittaja a Nature Communicationsissa tänään julkaistu artikkeli. 'Se on pala palapeliä, joka kertoo meille, millainen pinta oli ennen ja millainen se on miljoonien vuosien kuluttua.'
Maapallolla tärkein syy kivien halkeilemiseen on sään aiheuttama sää. Sadevesi voi imeytyä kallion pieniin koloihin tai halkeamiin, ja jos lämpötila laskee pakkasen alapuolelle, vesi muuttuu jääksi ja laajenee pakottaen halkeamat laajenemaan.
Mutta tietenkään ilmapiirittömässä Bennussa ei ole säätä. Lämpötilan heilahteluilla voi kuitenkin olla samanlainen vaikutus. Aina kun kivi altistuu lämpötilan muutokselle, pinta joko laajenee tai supistuu. Ja koska kivi on huono lämmönjohdin, kiven pinta laajenee tai supistuu enemmän kuin kiven keskusta. Tämä aiheuttaa jännityshalkeamia kiven pintaan.
Nasan OSIRIS-REX-avaruusaluksen ottamien kuvien kuorivia piirteitä kallion pinnalla (a) ja lohkareilla (b-f), joiden koko ja sijainti vaihtelevat Bennu-asteroidissa. Paneelin (a) horisontissa oleva kirkas kupoli on lohkare kuorivan kallion takana. Kiitokset: NASA/Goddard/Arizonan yliopisto.
'Kuten mikä tahansa sääprosessi, lämpömurtuminen aiheuttaa kivien ja planeettojen pintojen kehittymistä ajan myötä - yksittäisten lohkareiden muodon ja koon muuttamisesta kivien tai hienorakeisen regoliitin tuottamiseen ja kraatterin seinien hajoamiseen', sanoi OSIRIS-REx ( Origins, Spectral Interpretation, Resource Identification, Security-Regolith Explorer) päätutkija Dante Lauretta Arizonan yliopistosta, Tucsonista. 'Kuinka nopeasti tämä tapahtuu suhteessa muihin sääprosesseihin, kertoo meille kuinka ja kuinka nopeasti pinta on muuttunut.'
Tutkijat ovat heittäneet ympärille ajatuksen, että lämpömurtuminen voisi olla tärkeä sääprosessi ilmattomissa esineissä, kuten asteroideissa, koska monet kokevat äärimmäisiä lämpötilaeroja yön ja päivän välillä, mikä lisää stressiä.
Päivän ylin lämpötila Bennulla voi nousta melkein päiväsaikaan Bennulla noin 400 Kelvin-asteeseen (260 Fahrenheit-astetta), ja yön alin lämpötila laskee 200 Kelvin-asteeseen (-100 Fahrenheit-astetta).
Bennun kivien halkeamat ovat melko pieniä ja vaikeasti havaittavissa, varsinkin ennen kuin OSIRIS-REx alkoi suorittaa asteroidin läheisiä ylilyöntejä valmistautuessaan maan pinnalle lokakuussa 2020 näytteenottoa varten. Mutta viimeisten parin kuukauden aikana avaruusalus on pudonnut 75 metrin (246 jalkaan) etäisyydelle Bennun pinnasta, ja aiemmissa liikkeissä se lähestyi 250 metrin (820 jalkaa) etäisyydellä OSIRIS-REx ottaa kuvia ensisijaisista ja varapaikoista. saada jopa korkearesoluutioisia valokuvia valmistautuaksesi tehtävän näytekeräysosaan.
Bennun 3D-malli. Kiitos: NASA:n visualisointiteknologian sovellukset ja kehitys (VTAD)
Muut prosessit voivat tuottaa samanlaisia ominaisuuksia, mutta tiimin analyysi sulki ne pois. Sään lisäksi tektonisen toiminnan puristamat kivet voivat myös halkeilla, mutta Bennu on liian pieni sellaiseen toimintaan. Meteoroidiiskuja tapahtuu Bennussa ja ne voivat toki halkeilla kiviä, mutta ne eivät aiheuttaisi avaruusaluksen näkemiä halkeamia ja muuta eroosiota. Lisäksi halkeilupaikalla ei ole merkkejä törmäyskraattereista.
'Olemme havainneet todisteita lämpömurtumisesta maan päällä ja Marsissa, molemmissa ympäristöissä, joissa kemiallisella säällä voi olla merkitystä', Molaro sanoi. 'Siksi, vaikka oli teoreettisesti mahdollista ilmattomassa kappaleessa tapahtuva lämpömurtuminen yksinään, ei ollut selvää, olisivatko jännitykset tarpeeksi voimakkaita aiheuttamaan halkeamien kasvua ilman kemiallisia vaikutuksia.'
Tämä maailmanlaajuinen kartta asteroidi Bennun pinnasta on mosaiikki NASAn OSIRIS-REx-avaruusaluksen 7. maaliskuuta ja 19. huhtikuuta 2019 välisenä aikana keräämistä kuvista. Kiitokset: NASA/Goddard/Arizonan yliopisto
Molaro sanoi, että avaruusaluksen havainnot ovat yhdenmukaisia tieteellisten mallien kanssa termisesti indusoidusta kiven hajoamisesta ilman muita säämekanismeja.
'Bennun lohkareissa on monia mahdollisia lämpömurtuman merkkejä, mutta selkeimpiä ovat kuvat, joissa näkyy kuoriutuminen, jossa ohuet materiaalikerrokset irtoavat lohkareiden pinnoilta', Molaro sanoi. 'Nämä havainnot tarjoavat olennaisia ja vakuuttavia todisteita siitä, että lämpömurtauksella on tärkeä rooli ilmattomilla kehon pinnoilla, millä on suuri merkitys asteroidipintojen, kiertoratojen ja populaatioiden kehityksen ymmärtämisessä.'
Tehtäväryhmä löysi ominaisuuksia, jotka ovat yhdenmukaisia lämpömurtuman kanssa avaruusaluksen OSIRIS-REx Camera Suite (OCAMS) avulla, joka pystyy näkemään Bennussa alle senttimetrin (melkein 0,4 tuumaa) piirteitä. Se löysi todisteita kuoriutumisesta, jossa lämpömurtuminen todennäköisesti aiheutti pieniä, ohuita kerroksia (1–10 senttimetriä) lohkareiden pinnoilta. Avaruusalus otti myös kuvia halkeamista, jotka kulkivat lohkareiden läpi pohjois-etelä-suunnassa, pitkin jännityslinjaa, joka syntyisi Bennun lämpömurtamisesta.
Tämä Bennun löytö auttaa tulevissa muiden ilmattomien ruumiiden tutkimisessa.
'Meillä ei ole vielä hyviä rajoituksia lämpörakotuksen hajoamisnopeuksille', Molaro sanoi, 'mutta voimme saada ne nyt, kun voimme todella havaita todisteita siitä ensimmäistä kertaa paikan päällä.'
Tämä taiteilijan konsepti näyttää NASAn OSIRIS-REx-avaruusaluksen laskeutuvan kohti asteroidi Bennua ottaakseen näytteen asteroidin pinnasta. Näytteenotto tapahtuu 20. lokakuuta. Kiitokset: NASA/Goddard/Arizonan yliopisto
OSIRIS-REx koskettaa hetken Bennun pintaa yrittääkseen ottaa pintanäytteitä. Tämä on tällä hetkellä ajoitettu 20. lokakuuta 2020. Jos ensimmäinen yritys epäonnistuu, OSIRIS-Rex on varustettu useisiin näytteenottoyrityksiin. Kun tehtävä on valmis vuonna 2021, OSIRIS-REx palaa kotiin ja tuo arvokkaan, koskemattoman lastinsa Maahan syyskuussa 2023. Jos kaikki menee suunnitellusti, näytteitä tutkitaan maapallolla tulevina vuosikymmeninä.
Lähteet:
Planetary Science Institute
NASA
Paperi Nature Communicassa toimenpiteitä