Когда космический корабль NASA OSIRIS-REx прибыл к астероиду (101955) Бенну, ученые миссии знали, что их станции придется изучать нечто особенное. Мало того, что усыпанный валунами астероид имел форму необработанного алмаза, его поверхность потрескивала от активности, сбрасывая небольшие куски камня в космос. Теперь, спустя полтора года изучения Бенну, исследователи лучше понимают с чем связаны столь активные выбросы частиц.
Сборник исследований в специальном выпуске Journal of Geophysical Research: Planets посвящены астероиду и этим загадочным частицам. Исследования дают подробный взгляд на то, как эти частицы действуют в космосе, возможные подсказки относительно того, как они выбрасываются, и даже как их траектории можно использовать для аппроксимации слабого гравитационного поля Бенну.
Обычно мы считаем активными кометы, а не астероиды. Кометы состоят из льда, камней и пыли. Когда эти льды нагреваются Солнцем, пар вырывается с поверхности, пыль и куски ядра кометы теряются в космосе, и образуется длинный пыльный хвост. С другой стороны, астероиды состоят в основном из камней и пыли (и, возможно, из небольшого количества льда), но оказывается, что некоторые из этих космических камней тоже могут быть на удивление живыми.
«Мы думали, что покрытая фрагментами камней поверхность астероида является удивительным открытием, но эти события с частицами определенно удивили нас», — сказал Данте Лауретта, исследователь из Университета Аризоны. «На протяжении года мы изучали динамичную поверхность астероида, что позволило нам значительно увеличить информацию о том, как космические тела подобного типа ведут себя».
Камеры OSIRIS-REx (сокращение от Origins, Spectral Interpretation, Resource Identification, и Security-Regolith Explorer) зафиксировали частицы горных пород, неоднократно запускаемые в космос во время обзора астероида в январе 2019 года, который составляет около трети мили (565 метров) в ширину на экваторе.
Одно из исследований, проведенное старшим научным сотрудником Стивом Чесли из Лаборатории реактивного движения НАСА в Южной Калифорнии, показало, что большая часть этих кусков камня размером с гальку, обычно размером около четверти дюйма (7 миллиметров), была доставлена обратно в Бенну, под слабой гравитацией астероида после короткого прыжка, иногда даже рикошетом обратно в космос после столкновения с поверхностью. Иным понадобилось несколько больше времени для возвращения на поверхность. Они оставались на орбите астероида днями и производили около 16 оборотов. И некоторые были катапультированы с достаточной силой, чтобы полностью вырваться из окрестностей Бенну.
Отслеживая пути сотен выброшенных частиц, Чесли и его сотрудники также смогли лучше понять, что могло вызвать запуск частиц с поверхности Бенну. Эти осколки имеют соответствующие для термической деструкции размеры (они образуются за счет того, что Бенну нагревается и охлаждается во время вращения), но местоположения событий выброса также соответствуют смоделированным местам падения метеороидов (небольшие камни, ударяющиеся о поверхность Бенну, когда он вращается вокруг Солнца). «Это может быть даже комбинация этих явлений», — добавил Чесли. Но чтобы прийти к окончательному ответу, необходимы дополнительные наблюдения.
Хотя само их существование ставит многочисленные научные вопросы, частицы также служили точными датчиками гравитационного поля Бенну. Многие частицы вращались вокруг Бенну гораздо ближе, чем это было бы безопасно для космического корабля OSIRIS-REx, поэтому их траектории были очень чувствительны к неравномерной гравитации Бенну. Это позволило исследователям оценить гравитацию Бенну даже точнее, чем это было возможно с инструментами OSIRIS-REx.
«Частицы были неожиданным подарком для науки о гравитации в Бенну, поскольку они позволили нам увидеть крошечные изменения в гравитационном поле астероида, о которых мы бы не узнали иначе», — сказал Чесли.
За один день выбрасывается лишь не более двух фрагментов, а так как они находятся в среде с невероятно маленькой гравитацией, движутся они достаточно медленно. Таким образом, они не представляют большой угрозы для OSIRIS-REx, который 20 октября попробует аккуратно приблизиться к астероиду, чтобы собрать материалы с его поверхности.
Если все пойдет по плану, космический корабль вернется на Землю в сентябре 2023 года с тайником материалов Бенну для ученых для дальнейшего изучения.
