NASA's OSIRIS-REx-ruimtevaartuig arriveerde in december 2018 op de asteroïde Bennu en slechts een week later ontdekte het iets ongewoons over Bennu: de asteroïde stootte deeltjes de ruimte in.
De navigatiecamera van het ruimtevaartuig zag eerst de deeltjes, maar wetenschappers dachten aanvankelijk dat het slechts sterren op de achtergrond waren. Na nader onderzoek besefte het OSIRIS-REx-team dat het steendeeltjes waren en vreesde dat ze een gevaar zouden kunnen vormen.
Asteroïden die massa verliezen, worden 'actieve asteroïden' en soms 'hoofdgordel-kometen' genoemd. Ze laten soms voorbijgaande sporen van stof en puin achter die op de staart van een komeet lijken. Toen dit soort asteroïden voor het eerst werden waargenomen, dachten astronomen dat het pad was gemaakt van smeltend ijs, zoals de staart van een komeet. Maar nu weten we dat er verschillende mechanismen zijn die ervoor kunnen zorgen dat een asteroïde actief is.
Astronomen hebben niet veel actieve asteroïden gevonden en de meesten verliezen zoveel materiaal dat het zichtbaar is in telescopen. De meeste asteroïden zijn stabiel, en in feite leek Bennu een inactieve asteroïde in aardobservaties. Natuurlijk wilden wetenschappers die met OSIRIS-REx werkten meer weten, en struikelen over een met het ruimtevaartuig bood een ongeplande kans om een van deze asteroïden van dichtbij te bestuderen.
"Dit is een geweldige kans om onze kennis over het gedrag van asteroïden uit te breiden."
Prof.Dante Lauretta, hoofdonderzoeker, missie OSIRIS-REx.
"Onder de vele verrassingen van Bennu wekten de uitstoot van deeltjes onze nieuwsgierigheid op en we hebben de afgelopen maanden dit mysterie onderzocht", zegt Dante Lauretta, hoofdonderzoeker van OSIRIS-REx aan de Universiteit van Arizona, Tucson. "Dit is een geweldige kans om onze kennis over het gedrag van asteroïden uit te breiden", zei hij in een persbericht.
Er zijn verschillende oorzaken voor actieve asteroïden zoals Bennu. Enkele daarvan zijn het sublimeren van ijs, schokken, instabiliteit van de rotatie, thermische breuken en elektrostatische afstoting. In een paper dat op 6 december in Science werd gepubliceerd, presenteerden Lauretta en andere wetenschappers de resultaten van hun waarnemingen van Bennu's massaverlies. Het artikel is getiteld "Episodes of particle ejection from the surface of the active asteroid (101955) Bennu."
De titel van het artikel maakt duidelijk dat deze deeltjesuitstoot eerder episodisch is dan continu. Het team richtte zich op de drie grootste afleveringen van deeltjesuitstoot op 6 januari, 19 januari en 11 februari. Het grootste evenement was op 6 januari, toen OSIRIS-REx ongeveer 200 deeltjes Bennu zag verlaten. Over het algemeen reisden de deeltjes met ongeveer 3 meter (6 ft.) Per seconde en varieerden in grootte van minder dan één inch tot 4 inch (10 cm).
Elk van de drie vond plaats op verschillende locaties op het oppervlak van de asteroïde. Eén vond plaats op het zuidelijk halfrond en twee nabij de evenaar. Ze vonden allemaal halverwege de dag plaats en er lijkt niets opmerkelijks te zijn aan de locaties.
Nadat ze uit Bennu waren uitgestoten, gebeurde er een van de twee dingen met de deeltjes: ze draaiden ofwel een korte periode van een paar dagen voordat ze terug naar het oppervlak van de asteroïde vielen, of ze werden in de ruimte uitgestoten.
Nadat het team de uitstoot van deeltjes had onderzocht, elimineerden ze enkele oorzaken en kozen ze voor drie mogelijke oorzaken: meteoroïde-effecten, breuk door thermische stress of het vrijkomen van waterdamp.
Bennu's buurt is een beetje een drukke plaats, met veel kleine ruimtesteentjes die rond suizen. Een mogelijkheid is dat deze rotsen Bennu uit het zicht van OSIRIS-REx raakten en deeltjes losschudden, waardoor ze in een baan om de aarde of de ruimte in werden gestuurd.
Thermische breuk zou ook de deeltjes kunnen verklaren. Bennu's rotatieperiode is 4,3 uur en de oppervlaktetemperatuur van de asteroïde varieert in die tijd sterk. De drie belangrijkste deeltjesuitwerpingsgebeurtenissen waren allemaal in de namiddag, wanneer de temperatuur stijgt van koude nachtelijke dieptepunten tot hoge temperaturen overdag. Deze temperatuurschommelingen kunnen ervoor zorgen dat gesteente barst en deeltjes worden uitgeworpen.
Of het kan waterafgifte zijn. Bennu bevat aanzienlijke watervoerende kleien en door de verwarming overdag kan deze uitzetten, waardoor er druk ontstaat terwijl hij probeert te ontsnappen. Die druk kan scheuren en gaten in het gesteente inbouwen, het gesteente in beweging brengen en deeltjes losmaken en ze laten ontsnappen.
Natuurlijk is het antwoord misschien niet een van deze. Het kan zijn dat er meerdere redenen zijn voor Bennu's actieve oppervlak.
"Het kan zijn dat er meer dan één van deze mogelijke mechanismen in het spel is", zegt Steve Chesley, een auteur van het artikel en Senior Research Scientist bij NASA's Jet Propulsion Laboratory in Pasadena, Californië. "Bijvoorbeeld, thermische breuk kan de oppervlaktemateriaal in kleine stukjes, waardoor het voor meteoroïde inslagen veel gemakkelijker is om steentjes de ruimte in te schieten. ”
Wat dit betekent voor andere asteroïden is nog niet zeker. Bennu bevat water, maar niet alle asteroïden. Dus als het vrijkomen van water dit veroorzaakt, kunnen wetenschappers geen conclusies trekken over 'droge' asteroïden. Maar als het vrijkomen van deeltjes wordt veroorzaakt door inslagen van meteoroïden en / of thermische breuken, dan is het mogelijk dat dit kleinschalige deeltjesverlies plaatsvindt op alle kleine asteroïden.
In de zomer van 2020 zal OSIRIS-REx een monster van Bennu verzamelen en het tegen 2023 terugsturen naar de aarde. Deze deeltjes die werden uitgestoten en vervolgens teruggebracht naar de asteroïde zijn klein genoeg om te worden genomen tijdens bemonstering, dus het is mogelijk dat sommigen terugkeren naar de aarde . Het is moeilijk vast te stellen of een van de monsters materiaal is uitgeworpen, maar niet onmogelijk. Als er iets van is, kunnen we meer leren over actieve asteroïden en wat de uitstoot van deeltjes uit het monster veroorzaakt.
Ondertussen zal OSIRIS-REx nog lang in Bennu zijn en het bestuderen met zijn reeks wetenschappelijke instrumenten. We leren nog veel over de asteroïde voordat er een monster wordt verzameld. Misschien komen er nog meer verrassingen.
Meer:
- Persbericht: NASA's OSIRIS-REx-missie legt Bennu's mysterieuze deeltjesgebeurtenissen uit
- Research Paper: Episodes of particle ejection from the surface of the active asteroid (101955) Bennu
- 2012 Paper: THE ACTIVE ASTEROIDS
