Door inslagsporen op het oppervlak van asteroïde Bennu - het doelwit van NASA's OSIRIS-REx-missie - te bestuderen, heeft een team van onderzoekers onder leiding van de Universiteit van Arizona het verleden van de asteroïde blootgelegd en onthuld dat, ondanks de vorming van honderden miljoenen jaren geleden, Bennu dwaalde pas zeer recentelijk de buurt van de aarde binnen.

De studie, gepubliceerd in het tijdschrift Natuur, biedt een nieuwe maatstaf voor het begrijpen van de evolutie van asteroïden, biedt inzicht in een slecht begrepen populatie ruimtepuin die gevaarlijk is voor ruimtevaartuigen, en verbetert het begrip van wetenschappers van het zonnestelsel.

De onderzoekers gebruikten afbeeldingen en lasergebaseerde metingen die werden genomen tijdens een tweejarige onderzoeksfase waarin het OSIRIS-REx-ruimtevaartuig ter grootte van een bestelwagen in een baan om Bennu cirkelde en het record brak als het kleinste ruimtevaartuig dat in een baan om een ​​klein lichaam cirkelde.

Gepresenteerd op de openingsdag van de bijeenkomst van de American Astronomical Society's Division of Planetary Science op 26 oktober, het artikel beschrijft de eerste waarnemingen en metingen van inslagkraters op individuele rotsblokken op een luchtloos planetair oppervlak sinds de Apollo-missies naar de maan 50 jaar geleden, volgens de auteurs.

De publicatie komt slechts een paar dagen na een belangrijke mijlpaal voor de door de Universiteit van Arizona geleide OSIRIS-REx-missie van NASA. Op 20 oktober het ruimtevaartuig daalde met succes af naar asteroïde Bennu om een ​​monster te pakken van het met keien verspreide oppervlak - een primeur voor NASA. Het monster is nu met succes opgeborgen en zal in 2023 voor studie naar de aarde worden teruggebracht. waar het wetenschappers inzicht zou kunnen geven in de vroegste stadia van de vorming van ons zonnestelsel.

Inslagkraters op rotsen vertellen een verhaal

Hoewel de aarde elke dag wordt bekogeld met meer dan 100 ton ruimteschroot, het is vrijwel onmogelijk om een ​​rotswand te vinden die is aangetast door inslagen van kleine objecten met hoge snelheden. Met dank aan onze sfeer, we kunnen van elk object kleiner dan een paar meter genieten als een vallende ster in plaats van bang te hoeven zijn om geraakt te worden door wat in wezen neerkomt op een kogel uit de ruimte.

Planetaire lichamen die zo'n beschermende laag missen, echter, de volle last van een eeuwigdurend kosmisch spervuur ​​dragen, en ze hebben de littekens om het te laten zien. Met hoge-resolutiebeelden gemaakt door het OSIRIS-REx-ruimtevaartuig tijdens zijn tweejarige onderzoekscampagne konden onderzoekers zelfs kleine kraters bestuderen, met diameters van een centimeter tot een meter, op Bennu's rotsblokken.

Gemiddeld, het team vond rotsblokken van 1 meter (3 voet) of groter met littekens van één tot 60 kuilen - beïnvloed door ruimtepuin variërend in grootte van enkele millimeters tot tientallen centimeters.

"Ik was verrast om deze kenmerken op het oppervlak van Bennu te zien, " zei de hoofdauteur van de krant, Ronald Ballouz, een postdoctoraal onderzoeker in het UArizona Lunar and Planetary Laboratory en een wetenschapper bij de OSIRIS-REx regolith-ontwikkelingswerkgroep. "De rotsen vertellen hun geschiedenis door de kraters die ze in de loop van de tijd hebben verzameld. We hebben zoiets niet meer waargenomen sinds astronauten op de maan liepen."

Voor Ballouz, die in de jaren negentig opgroeide in Beiroet na de burgeroorlog, Libanon, het beeld van een rotsoppervlak vol met kleine inslagkraters riep jeugdherinneringen op aan het bouwen van muren vol kogelgaten in zijn door oorlog verscheurde thuisland.

"Waar ik ben opgegroeid, de gebouwen hebben overal kogelgaten, en ik heb er nooit over nagedacht, " zei hij. "Het was gewoon een feit van het leven. Dus, toen ik naar de beelden van de asteroïde keek, Ik was erg benieuwd, en ik dacht meteen dat dit impactkenmerken moesten zijn."

De waarnemingen van Ballouz en zijn team overbruggen een kloof tussen eerdere studies van ruimteschroot groter dan enkele centimeters, gebaseerd op inslagen op de maan, en studies van objecten kleiner dan enkele millimeters, gebaseerd op waarnemingen van meteoren die de atmosfeer van de aarde binnendringen en inslagen op ruimtevaartuigen.

"De objecten die de kraters op Bennu's keien vormden, vallen binnen deze kloof waar we niet echt veel over weten, "Ballouz zei, eraan toevoegend dat rotsen in dat groottebereik een belangrijk studiegebied zijn, vooral omdat ze gevaren vormen voor ruimtevaartuigen in een baan rond de aarde. "Een inslag van een van deze millimeter- tot centimetergrote objecten met snelheden van 45, 000 mijl per uur kan gevaarlijk zijn."

Ballouz en zijn team ontwikkelden een techniek om de sterkte van vaste objecten te kwantificeren met behulp van externe observaties van kraters op het oppervlak van rotsblokken - een wiskundige formule waarmee onderzoekers de maximale impactenergie kunnen berekenen die een rotsblok van een bepaalde grootte en sterkte zou kunnen verdragen voordat het wordt vernield. Met andere woorden, de kraterverdeling die tegenwoordig op Bennu wordt gevonden, houdt een historisch record bij van de frequentie, grootte en snelheid van inslaggebeurtenissen die de asteroïde in zijn geschiedenis heeft meegemaakt.

"Het idee is eigenlijk vrij simpel, "Ballouz zei, met behulp van een gebouw blootgesteld aan artillerievuur als analogie met rotsblokken op een asteroïde. "Wij vragen, 'Wat is de grootste krater die je op die muur kunt maken voordat de muur uiteenvalt?' Gebaseerd op waarnemingen van meerdere muren van dezelfde grootte, maar met kraters van verschillende grootte, je kunt een idee krijgen van de sterkte van die muur."

Hetzelfde geldt voor een rotsblok op een asteroïde of een ander luchtloos lichaam, zei Ballouz, die eraan toevoegde dat de nadering kan worden gebruikt op elk ander asteroïde of luchtloos lichaam dat astronauten of ruimtevaartuigen in de toekomst kunnen bezoeken.

"Als een rotsblok wordt geraakt door iets dat groter is dan een object dat een bepaalde grootte zou achterlaten, het zou gewoon verdwijnen, " legde hij uit. Met andere woorden, de grootteverdeling van keien die op Bennu zijn blijven bestaan, dienen als stille getuigen van zijn geologische verleden.

Een nieuwkomer in de buurt van de aarde

Door de techniek toe te passen op keien variërend in grootte van kiezels tot parkeergarages, de onderzoekers konden conclusies trekken over de afmetingen en het type impactoren waaraan de rotsblokken werden blootgesteld, en voor hoe lang.

De auteurs concluderen dat de grootste kraters op de keien van Bennu zijn gemaakt terwijl Bennu in de asteroïdengordel verbleef, waar de botssnelheden lager zijn dan in de buurt van de aarde, maar komen vaker voor en bevinden zich vaak in de buurt van de limiet van wat de keien zouden kunnen weerstaan. kleinere kraters, anderzijds, recentelijk zijn aangekocht, tijdens Bennu's tijd in de ruimte nabij de aarde, waar botssnelheden hoger zijn, maar potentieel storende impactoren veel minder vaak voorkomen.

Op basis van deze berekeningen de auteurs stellen vast dat Bennu een relatieve nieuwkomer is in de buurt van de aarde. Hoewel wordt aangenomen dat het meer dan 100 miljoen jaar geleden in de belangrijkste asteroïdengordel is gevormd, naar schatting is het slechts 1,75 miljoen jaar geleden uit de asteroïdengordel geschopt en naar zijn huidige territorium gemigreerd. De resultaten uitbreiden naar andere objecten in de buurt van de aarde, of NEO's, de onderzoekers suggereren ook dat deze objecten waarschijnlijk afkomstig zijn van ouderlichamen die in de categorie asteroïden vallen, die meestal rotsachtig zijn met weinig of geen ijs, in plaats van kometen, die meer ijs dan steen bevatten.

Hoewel theoretische modellen suggereren dat de asteroïdengordel het reservoir is voor NEO's, er was geen waarnemingsbewijs van hun herkomst beschikbaar, behalve meteorieten die op de aarde vielen en werden verzameld, zei Ballouz. Met deze gegevens, onderzoekers kunnen hun modellen valideren van waar NEO's vandaan komen, volgens Ballouz, en krijg een idee van hoe sterk en solide deze objecten zijn - cruciale informatie voor mogelijke missies die in de toekomst gericht zijn op asteroïden voor onderzoek, het winnen van hulpbronnen of het beschermen van de aarde tegen impact.