Ο αστεροειδής Bennu καλύπτεται από βράχους και τεράστιους ογκόλιθους. Και τώρα που το διαστημόπλοιο OSIRIS-REx κοιτάζει προσεκτικά αυτούς τους βράχους, οι ερευνητές μπορούν να δουν κάτι εκπληκτικό για ένα σώμα χωρίς αέρα: οι βράχοι έχουν μικροσκοπικές ρωγμές και ρωγμές.
Η αιτία?
Πιθανότατα οι ρωγμές οφείλονται σε μεγάλες διακυμάνσεις στις θερμοκρασίες, με το ηλιακό φως να θερμαίνει τους βράχους κατά τη διάρκεια της ημέρας και στη συνέχεια να ψύχεται γρήγορα τη νύχτα. Αυτή η διαδικασία συμβαίνει γρήγορα και συχνά, καθώς ο Bennu κάνει μία πλήρη περιστροφή στον άξονά του κάθε 4,3 ώρες.
«Αυτή είναι η πρώτη φορά που αποδεικτικά στοιχεία για αυτή τη διαδικασία, που ονομάζεται θερμική θραύση, παρατηρούνται οριστικά σε ένα αντικείμενο χωρίς ατμόσφαιρα», δήλωσε ο Jamie Molaro του Ινστιτούτου Πλανητικής Επιστήμης στο Tucson της Αριζόνα. Ο Molaro είναι ο κύριος συγγραφέας του α έγγραφο που δημοσιεύτηκε σήμερα στο Nature Communications. «Είναι ένα κομμάτι ενός παζλ που μας λέει πώς ήταν η επιφάνεια παλιά και πώς θα είναι σε εκατομμύρια χρόνια από τώρα».
Στη Γη, η κύρια αιτία της ρωγμής των πετρωμάτων είναι οι καιρικές συνθήκες. Το νερό της βροχής μπορεί να εισχωρήσει σε μικρά ρήγματα ή ρωγμές στο βράχο και αν η θερμοκρασία πέσει κάτω από το μηδέν, το νερό μετατρέπεται σε πάγο και διαστέλλεται, αναγκάζοντας τις ρωγμές να διευρυνθούν.
Αλλά φυσικά, δεν υπάρχει καιρός στο Bennu χωρίς ατμόσφαιρα. Ωστόσο, οι αλλαγές στις θερμοκρασίες μπορούν να έχουν παρόμοιο αποτέλεσμα. Κάθε φορά που ένας βράχος εκτίθεται σε αλλαγή θερμοκρασίας, η επιφάνεια είτε θα διαστέλλεται είτε θα συστέλλεται. Και δεδομένου ότι ο βράχος είναι κακός αγωγός της θερμότητας, η επιφάνεια του βράχου θα διαστέλλεται ή θα συστέλλεται περισσότερο από το κέντρο του βράχου. Αυτό θα προκαλέσει ρωγμές πίεσης στην επιφάνεια του βράχου.
Χαρακτηριστικά απολέπισης σε μια επιφάνεια γκρεμού (a) και σε ογκόλιθους (b-f) με ποικίλο μέγεθος και θέση στον αστεροειδή Bennu από εικόνες που λαμβάνονται από το διαστημόπλοιο OSIRIS-REX της NASA. Ο φωτεινός θόλος στον ορίζοντα του πίνακα (α) είναι ένας ογκόλιθος πίσω από τον απολεπιστικό βράχο. Πίστωση: NASA/Goddard/Πανεπιστήμιο της Αριζόνα.
«Όπως κάθε διαδικασία καιρικών συνθηκών, η θερμική ρωγμή προκαλεί την εξέλιξη των ογκόλιθων και των πλανητικών επιφανειών με την πάροδο του χρόνου – από την αλλαγή του σχήματος και του μεγέθους των μεμονωμένων ογκόλιθων, στην παραγωγή βότσαλων ή λεπτόκοκκου ρεγολίθου, έως το σπάσιμο των τοίχων των κρατήρων», δήλωσε ο OSIRIS-REx ( Origins, Spectral Interpretation, Resource Identification, Security-Regolith Explorer) κύριος ερευνητής Dante Lauretta του Πανεπιστημίου της Αριζόνα, Tucson. «Το πόσο γρήγορα συμβαίνει αυτό σε σχέση με άλλες διεργασίες καιρικών συνθηκών μας λέει πώς και πόσο γρήγορα έχει αλλάξει η επιφάνεια».
Οι επιστήμονες έχουν υποστηρίξει την ιδέα ότι η θερμική ρωγμή θα μπορούσε να είναι μια σημαντική διαδικασία φθοράς σε αντικείμενα χωρίς αέρα, όπως οι αστεροειδείς, επειδή τόσοι πολλοί αντιμετωπίζουν ακραίες διαφορές θερμοκρασίας μεταξύ ημέρας και νύχτας, επιδεινώνοντας το άγχος.
Οι ημερήσιες υψηλές στο Bennu μπορούν να φτάσουν σχεδόν τις ημερήσιες υψηλές στο Bennu μπορεί να φτάσουν περίπου τους 400 βαθμούς Κέλβιν (260 βαθμοί Φαρενάιτ) και οι χαμηλές τη νύχτα πέφτουν στους 200 βαθμούς Κέλβιν (-100 βαθμούς Φαρενάιτ).
Οι ρωγμές στα βράχια του Bennu είναι αρκετά μικρές και δύσκολα ορατές, ειδικά πριν το OSIRIS-REx αρχίσει να πραγματοποιεί κοντινές υπερπτήσεις του αστεροειδούς, στο πλαίσιο της προετοιμασίας για προσγείωση στην επιφάνεια τον Οκτώβριο του 2020 για συλλογή δειγμάτων. Όμως, τους τελευταίους δύο μήνες, το διαστημόπλοιο έπεσε σε απόσταση 75 μέτρων (246 πόδια) από την επιφάνεια του Bennu και σε προηγούμενους ελιγμούς το είδαν να πλησιάζει σε απόσταση 250 μέτρων (820 πόδια). να αποκτήσετε ακόμη και φωτογραφίες υψηλής ανάλυσης για να προετοιμαστείτε για το τμήμα συλλογής δειγμάτων της αποστολής.
3-D μοντέλο του Bennu. Πίστωση: Εφαρμογές και ανάπτυξη τεχνολογίας οπτικοποίησης της NASA (VTAD)
Άλλες διαδικασίες μπορούν να παράγουν παρόμοια χαρακτηριστικά, αλλά η ανάλυση της ομάδας τα απέκλεισε. Εκτός από τις καιρικές συνθήκες, τα πετρώματα που συμπιέζονται από τεκτονική δραστηριότητα μπορούν επίσης να ραγίσουν, αλλά το Bennu είναι πολύ μικρό για τέτοια δραστηριότητα. Οι κρούσεις μετεωροειδών συμβαίνουν στο Bennu και σίγουρα μπορούν να σπάσουν πετρώματα, αλλά δεν θα προκαλούσαν τους τύπους ρωγμών και άλλης διάβρωσης που βλέπει το διαστημόπλοιο. Επίσης, δεν υπάρχει κανένα σημάδι κρατήρων πρόσκρουσης στο σημείο όπου συμβαίνει η ρωγμή.
«Παρατηρήσαμε στοιχεία θερμικής ρωγμής στη Γη και στον Άρη, και τα δύο περιβάλλοντα όπου οι χημικές καιρικές συνθήκες μπορεί να διαδραματίσουν ρόλο», είπε ο Μολάρο. «Ως εκ τούτου, ενώ ήταν θεωρητικά δυνατό να συμβεί μόνο το θερμικό σπάσιμο σε ένα σώμα χωρίς αέρα, δεν ήταν σαφές εάν οι τάσεις θα ήταν αρκετά ισχυρές ώστε να προκαλέσουν ανάπτυξη ρωγμών απουσία των χημικών επιδράσεων».
Αυτός ο παγκόσμιος χάρτης της επιφάνειας του αστεροειδούς Bennu είναι ένα μωσαϊκό εικόνων που συλλέγονται από το διαστημόπλοιο OSIRIS-REx της NASA μεταξύ 7 Μαρτίου και 19 Απριλίου 2019. Προσφορά: NASA/Goddard/University of Arizona
Ο Μολάρο είπε ότι οι παρατηρήσεις του διαστημικού σκάφους συνάδουν με επιστημονικά μοντέλα θερμικά επαγόμενης διάσπασης πετρωμάτων χωρίς άλλους μηχανισμούς καιρικών συνθηκών.
«Οι ογκόλιθοι στο Bennu παρουσιάζουν πολλά πιθανά σημάδια θερμικής ρωγμής, αλλά το πιο ξεκάθαρο είναι οι εικόνες που δείχνουν απολέπιση, όπου λεπτά στρώματα υλικού ξεφλουδίζουν τις επιφάνειες των ογκόλιθων», είπε ο Molaro. «Αυτά τα ευρήματα παρέχουν ουσιαστικές και πειστικές αποδείξεις ότι η θερμική θραύση παίζει σημαντικό ρόλο στις επιφάνειες του σώματος χωρίς αέρα, κάτι που έχει σημαντικές επιπτώσεις στην κατανόηση της εξέλιξης των επιφανειών, των τροχιών και των πληθυσμών αστεροειδών».
Η ομάδα της αποστολής βρήκε χαρακτηριστικά που συνάδουν με τη θερμική θραύση χρησιμοποιώντας τη σουίτα κάμερας OSIRIS-REx (OCAMS) του διαστημικού σκάφους, η οποία μπορεί να δει χαρακτηριστικά στο Bennu μικρότερα από ένα εκατοστό (σχεδόν 0,4 ίντσες). Βρήκε στοιχεία απολέπισης, όπου η θερμική θραύση πιθανότατα προκάλεσε την απολέπιση μικρών, λεπτών στρωμάτων (1 – 10 εκατοστών) από τις επιφάνειες των ογκόλιθων. Το διαστημόπλοιο τράβηξε επίσης εικόνες ρωγμών που περνούν μέσα από ογκόλιθους με κατεύθυνση βορρά-νότου, κατά μήκος της γραμμής πίεσης που θα παρήχθη από τη θερμική ρωγμή στο Bennu.
Αυτό το εύρημα στο Bennu θα βοηθήσει μελλοντικές εξερευνήσεις άλλων σωμάτων χωρίς αέρα.
«Δεν έχουμε ακόμη καλούς περιορισμούς σχετικά με τα ποσοστά διάσπασης από τη θερμική ρωγμή», είπε ο Molaro, «αλλά μπορούμε να τους πάρουμε τώρα που μπορούμε πραγματικά να παρατηρήσουμε στοιχεία για αυτό για πρώτη φορά επιτόπου».
Η ιδέα αυτού του καλλιτέχνη δείχνει το διαστημόπλοιο OSIRIS-REx της NASA να κατεβαίνει προς τον αστεροειδή Bennu για να συλλέξει ένα δείγμα της επιφάνειας του αστεροειδούς. Η διαδικασία δειγματοληψίας θα πραγματοποιηθεί στις 20 Οκτωβρίου. Πίστωση: NASA/Goddard/Πανεπιστήμιο της Αριζόνα
Το OSIRIS-REx θα αγγίξει για λίγο την επιφάνεια του Bennu στην προσπάθεια εξαγωγής δειγμάτων επιφάνειας. Αυτή τη στιγμή έχει προγραμματιστεί για τις 20 Οκτωβρίου 2020. Εάν η πρώτη προσπάθεια είναι ανεπιτυχής, το OSIRIS-Rex είναι εξοπλισμένο για πολλαπλές προσπάθειες συλλογής δειγμάτων. Μόλις ολοκληρωθεί η αποστολή το 2021, το OSIRIS-REx θα επιστρέψει στο σπίτι του, φέρνοντας το πολύτιμο, παρθένο φορτίο του στη Γη τον Σεπτέμβριο του 2023. Εάν όλα πάνε όπως είχε προγραμματιστεί, τα δείγματα θα μελετηθούν στη Γη για τις επόμενες δεκαετίες.
Πηγές:
Ινστιτούτο Πλανητικής Επιστήμης
NASA
Paper in Nature Communica θέσεις