Миссия НАСА помогает разгадать загадку: почему поверхности некоторых астероидов каменистые?

Миссия НАСА помогает разгадать загадку: почему поверхности некоторых астероидов каменистые?

Миссия НАСА помогает разгадать загадку: почему поверхности некоторых астероидов каменистые?

Blog Article

Ученые думали, что поверхность Бенну была похожа на песчаный пляж, изобилующий мелким песком и галькой, который идеально подходил для сбора образцов. Предыдущие наблюдения с Земли с помощью телескопа показали наличие больших полос мелкозернистого материала размером менее нескольких сантиметров, называемых мелким реголитом. Но когда миссия NASA OSIRIS-REx прибыла в Бенну в конце 2018 года, миссия увидела поверхность, покрытую валунами. Таинственное отсутствие тонкого реголита стало еще более удивительным, когда ученые миссии обнаружили свидетельства процессов, потенциально способных измельчать валуны в мелкий реголит.


Эта мозаика Бенну была создана с помощью наблюдений, сделанных космическим аппаратом НАСА OSIRIS-REx, который находился в непосредственной близости от астероида более двух лет.
Эта мозаика Бенну была создана с помощью наблюдений, сделанных космическим аппаратом НАСА OSIRIS-REx, который находился в непосредственной близости от астероида более двух лет.
Кредиты: НАСА / Годдард / Университет Аризоны


Новое исследование, опубликованное в журнале Nature под руководством Саверио Камбиони из Университета Аризоны, использовало машинное обучение и данные о температуре поверхности, чтобы разгадать загадку. Камбиони проводил исследования в лунно-планетной лаборатории университета. Он и его коллеги в конечном итоге обнаружили, что высокопористые породы Бенну являются причиной удивительного отсутствия на поверхности мелкого реголита.


«REx» в OSIRIS-REx означает Regolith Explorer, поэтому картографирование и определение характеристик поверхности астероида было основной целью », - сказал соавтор исследования и главный исследователь OSIRIS-REx Данте Лауретта, профессор планетарных наук Regents. Университет Аризоны. «Космический корабль собрал данные очень высокого разрешения для всей поверхности Бенну, которое в некоторых местах составляло до 3 миллиметров на пиксель. Помимо научного интереса, отсутствие тонкого реголита стало проблемой для самой миссии, потому что космический корабль был разработан для сбора такого материала ».
Непростой старт и твердые ответы


«Когда появились первые изображения Бенну, мы отметили некоторые области, где разрешение было недостаточно высоким, чтобы увидеть, есть ли там небольшие камни или мелкий реголит. «Мы начали использовать наш подход машинного обучения, чтобы отличать мелкий реголит от горных пород с использованием данных термоэмиссии (инфракрасного излучения)», - сказал Камбиони.


Тепловое излучение мелкодисперсного реголита отличается от теплового излучения более крупных пород, поскольку размер его частиц определяет первое, а второе - пористость породы. Команда сначала создала библиотеку тепловых выбросов, связанных с мелким реголитом, смешанным в разных пропорциях с породами разной пористости. Затем они использовали методы машинного обучения, чтобы научить компьютер «соединять точки» между примерами, сказал Камбиони. Они проанализировали 122 участка на поверхности Бенну, которые наблюдались как днем, так и ночью.


«Только машинное обучение может эффективно изучить такой большой набор данных», - сказал Камбиони.


Камбиони и его сотрудники обнаружили нечто удивительное, когда анализ данных был завершен: прекрасный реголит не был распределен на Бенну случайным образом. Вместо этого она составляла до нескольких десятков процентов в тех очень немногих областях, где породы непористые, и систематически ниже, где породы имеют более высокую пористость, а это большая часть поверхности.
Поверхность астероида Бенну
На этом изображении показан вид на поверхность астероида Бенну в районе экватора. Это было сделано камерой PolyCam на космическом корабле NASA OSIRIS-REx 21 марта 2019 года с расстояния 2,2 мили (3,5 км). Поле зрения составляет 158,5 футов (48,3 м). Для масштаба: светлый камень в верхнем левом углу изображения имеет ширину 24 фута (7,4 м).
Кредиты: НАСА / Годдард / Университет Аризоны


Команда пришла к выводу, что из высокопористых горных пород Бенну образуется очень мало мелкого реголита, потому что они сжаты, а не фрагментированы ударами метеороидов. Подобно губке, пустоты в скалах смягчают удар приходящих метеороидов. Эти результаты также согласуются с лабораторными экспериментами других исследовательских групп.


«По сути, большая часть энергии удара идет на дробление пор, ограничивающих фрагментацию горных пород и образование нового тонкого реголита», - сказала соавтор исследования Криса Авделлиду, научный сотрудник Французского национального центра научных исследований. Research (CNRS) - Лаборатория Лагранжа Обсерватории Лазурного берега и Университета во Франции. Кроме того, Камбиони и его коллеги показали, что растрескивание, вызванное нагреванием и охлаждением пород Бенну, когда астероид вращается днем ​​и ночью, в пористых породах протекает медленнее, чем в более плотных породах, что еще больше препятствует производству мелкого реголита.


«Когда OSIRIS-REx доставит свой образец Бенну (на Землю) в сентябре 2023 года, ученые смогут подробно изучить образцы», - сказал Джейсон Дворкин, ученый проекта OSIRIS-REx в Центре космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд. «Это включает в себя тестирование физических свойств горных пород для подтверждения этого исследования».


У других миссий есть доказательства, подтверждающие выводы команды. Миссия Хаябуса2 Японского агентства по аэрокосмическим исследованиям и исследованиям (JAXA) на Рюгу, углеродистый астероид, подобный Бенну, обнаружила, что на Рюгу также отсутствует мелкозернистый реголит и высокопористые породы. Напротив, миссия Хаябуса, проведенная JAXA в 2005 году, обнаружила обильный мелкий реголит на поверхности астероида Итокава, астероида S-типа с породами другого состава, чем Бенну и Рюгу. Предыдущее исследование, также проведенное Камбиони и его коллегами, предоставило доказательства того, что его породы менее пористые, чем у Бенну и Рюгу, с использованием наблюдений с Земли.


«В течение десятилетий астрономы оспаривали, что небольшие околоземные астероиды могут иметь голую поверхность», - сказал соавтор исследования Марко Дельбо, директор по исследованиям CNRS, также работающей в лаборатории Лагранжа. «Самое неоспоримое свидетельство того, что эти маленькие астероиды могли иметь существенный мелкий реголит, появилось, когда космический аппарат посетил астероиды S-типа Эрос и Итокава в 2000-х годах и обнаружил на их поверхности прекрасный реголит».


Команда предсказывает, что большие полосы мелкого реголита должны быть необычными на углеродистых астероидах, наиболее распространенных из всех наблюдаемых типов астероидов, и которые, как ожидается, будут иметь высокопористые породы, такие как Бенну. Напротив, они предсказывают, что местности, богатые мелким реголитом, будут обычными для астероидов S-типа, второго по численности населения типа астероидов, наблюдаемых в Солнечной системе, которые, как они ожидают, будут иметь более плотные и менее пористые породы, чем углеродистые астероиды.


«Это важная часть головоломки, которая определяет разнообразие поверхностей астероидов», - сказал Камбиони. «Астероиды считаются реликвиями ранней Солнечной системы, поэтому понимание эволюции, которую они претерпели во времени, имеет решающее значение для понимания того, как формировалась и развивалась Солнечная система. Теперь, когда мы знаем это фундаментальное различие между углеродистыми астероидами и астероидами S-типа, будущие группы могут лучше подготовить миссии по сбору проб в зависимости от природы целевого астероида ».


Камбиони продолжает свои исследования планетарного разнообразия в качестве выдающегося научного сотрудника Отделения Земли, атмосферы и планетных наук Массачусетского технологического института.


Университет Аризоны возглавляет научную группу OSIRIS-REx, а также занимается планированием научных наблюдений и обработкой данных. Центр космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд, обеспечивает общее управление миссией, системную инженерию, а также безопасность и обеспечение полета для OSIRIS-REx. Компания Lockheed Martin Space в Литтлтоне, штат Колорадо, построила космический корабль и обеспечивает выполнение полетов. Годдард и KinetX Aerospace отвечают за навигацию космического корабля OSIRIS-REx. OSIRIS-REx - это третья миссия в программе НАСА New Frontiers Program, управляемая Центром космических полетов НАСА им. Маршалла в Хантсвилле, штат Алабама, для Управления научных миссий в штаб-квартире НАСА в Вашингтоне, округ Колумбия.


homsk

Report this page