Het is ergens 5 uur - en terwijl je hier op aarde bent, "happy hour" wordt vaak geassocieerd met afbouwen en de optionele koude drank, dat is wanneer dingen op gang komen Bennu, de bestemmingsasteroïde van NASA's OSIRIS-REx-missie.

In een speciale verzameling onderzoekspapers gepubliceerd op 9 september in de Journal of Geophysical Research:Planeten , het OSIRIS-REx-wetenschappelijk team rapporteert gedetailleerde observaties waaruit blijkt dat Bennu regelmatig materiaal afwerpt. Het OSIRIS-REx-ruimtevaartuig heeft planetaire wetenschappers voor het eerst de kans gegeven om dergelijke activiteit van dichtbij te observeren, en Bennu's actieve oppervlak onderstreept een opkomend beeld waarin asteroïden behoorlijk dynamische werelden zijn. De vluchtende deeltjes zijn het begin van vele onthullingen - van het zwaartekrachtveld, naar zijn interieurcompositie, Bennu's charisma blijft zich ontvouwen voor het team.

De publicaties bieden de eerste diepgaande blik op de aard van Bennu's deeltjesejectiegebeurtenissen, de methoden beschrijven die worden gebruikt om deze verschijnselen te bestuderen, en bespreek de waarschijnlijke mechanismen aan het werk die ervoor zorgen dat de asteroïde stukjes van zichzelf in de ruimte loslaat.

De eerste waarneming van deeltjes die van het oppervlak van de asteroïde knallen, werd gedaan in januari 2019, slechts enkele dagen nadat het ruimtevaartuig bij Bennu aankwam. Deze gebeurtenis is misschien volledig onopgemerkt gebleven, ware het niet voor het scherpe oog van de hoofdastronoom van de missie en de wetenschapper van het Lunar and Planetary Laboratory van de Universiteit van Arizona, Carl Hergenrother, een van de hoofdauteurs van de collectie.

Net zoals ontdekkingsreizigers in de afgelopen eeuwen, de ruimtesonde vertrouwt op sterren om zijn positie in de ruimte te bepalen en op koers te blijven tijdens zijn jarenlange reis door de ruimte. Een gespecialiseerde navigatiecamera aan boord van het ruimtevaartuig maakt herhaalde beelden van achtergrondsterren. Door kruisverwijzingen naar de sterrenbeelden te maken, "ziet" het ruimtevaartuig met geprogrammeerde sterrenkaarten, Indien nodig kunnen koerscorrecties worden aangebracht.

Hergenrother bestudeerde deze beelden die het ruimtevaartuig had teruggestraald naar de aarde toen iets zijn aandacht trok. De beelden toonden de asteroïde afgetekend tegen een zwarte hemel bezaaid met veel sterren - behalve dat het er te veel leken te zijn.

"Ik keek naar de sterpatronen in deze afbeeldingen en dacht:'huh, Ik herinner me die sterrenhoop niet, '" zei Hergenrother. "Het viel me alleen op omdat er 200 lichtpunten waren waar ongeveer 10 sterren zouden moeten zijn. Behalve dat, het leek gewoon een dicht deel van de lucht te zijn."

Een nadere inspectie en een toepassing van beeldverwerkingstechnieken brachten het mysterie aan het licht:de "sterrenhoop" was in feite een wolk van kleine deeltjes die van het oppervlak van de asteroïde waren uitgestoten. Vervolgobservaties van het ruimtevaartuig onthulden de veelbetekenende strepen die kenmerkend zijn voor objecten die over het frame bewegen, waardoor ze zich onderscheiden van de achtergrondsterren die stationair lijken vanwege hun enorme afstanden.

"We dachten dat het met keien bedekte oppervlak van Bennu de wildcard-ontdekking bij de asteroïde was, maar deze deeltjesgebeurtenissen hebben ons zeker verrast, " zei Dante Lauretta, OSIRIS-REx hoofdonderzoeker en professor bij LPL. "We hebben het afgelopen jaar Bennu's actieve oppervlak onderzocht, en het heeft ons een opmerkelijke kans gegeven om onze kennis uit te breiden over hoe actieve asteroïden zich gedragen."

Sinds we bij de asteroïde zijn aangekomen, het team heeft meer dan 300 deeltjesejectiegebeurtenissen op Bennu waargenomen en gevolgd. Volgens de auteurs is sommige deeltjes ontsnappen de ruimte in, anderen draaien kort om de asteroïde, en de meeste vallen terug op het oppervlak nadat ze zijn gelanceerd. Uitwerpselen komen het vaakst voor tijdens Bennu's lokale twee uur durende middag- en avondtijdsbestek.

Het ruimtevaartuig is uitgerust met een geavanceerde set elektronische ogen:de Touch-and-Go Camera Suite, of TAGCAM'S. Hoewel het primaire doel is om te helpen bij de navigatie van ruimtevaartuigen, TAGCAMS is nu in actieve dienst geplaatst om deeltjes in de buurt van de asteroïde te spotten.

Met behulp van software-algoritmen die zijn ontwikkeld bij de Catalina Sky Survey, die gespecialiseerd is in het ontdekken en volgen van asteroïden in de buurt van de aarde door hun beweging tegen achtergrondsterren te detecteren, het OSIRIS-REx-team ontdekte dat de grootste deeltjes die uit Bennu uitbarsten een diameter van ongeveer 6 centimeter (2 inch) hadden. Vanwege hun kleine formaat en lage snelheden - dit is als een regen van kleine kiezelstenen in super-slo-mo - beschouwt het missieteam de deeltjes niet als een bedreiging voor het ruimtevaartuig.

"De ruimte is zo leeg dat zelfs wanneer de asteroïde honderden deeltjes afwerpt, zoals we bij sommige evenementen hebben gezien, de kans dat een van degenen die het ruimtevaartuig raakt extreem klein is, "Hergenrother zei, "en zelfs als dat zou gebeuren, de overgrote meerderheid van hen is niet snel of groot genoeg om schade aan te richten."

Tijdens een aantal observatiecampagnes tussen januari en september 2019, gericht op het detecteren en volgen van massa die door de asteroïde wordt uitgeworpen, in totaal werden 668 deeltjes bestudeerd, met de overgrote meerderheid tussen 0,5 en 1 centimeter (0,2-0,4 inch), en bewegen met ongeveer 20 centimeter (8 inch) per seconde, ongeveer net zo snel - of langzaam - als een kever die over de grond rent. In één geval, een snelle uitbijter werd geklokt op ongeveer 3 meter (9,8 voet) per seconde.

Gemiddeld, de auteurs observeerden een tot twee deeltjes per dag, waarbij veel van het materiaal terugvalt op de asteroïde. Voeg daarbij de kleine deeltjesgroottes, en het massaverlies wordt minimaal, legde Hergenrother uit.

"Om je een idee te geven, al die 200 deeltjes die we tijdens de eerste gebeurtenis na aankomst hebben waargenomen, zouden op een tegel van 4 inch x 4 inch passen, " zei hij. "Het feit dat we ze zelfs kunnen zien, getuigt van de mogelijkheden van onze camera's."

De auteurs onderzochten verschillende mechanismen die deze verschijnselen zouden kunnen veroorzaken, inclusief vrijgekomen waterdamp, inslagen door kleine ruimterotsen die bekend staan ​​als meteoroïden en rotsen die barsten door thermische stress. De twee laatstgenoemde mechanismen bleken de meest waarschijnlijke drijvende krachten te zijn, bevestiging van voorspellingen over de omgeving van Bennu op basis van grondobservaties voorafgaand aan de ruimtemissie.

Aangezien Bennu elke 4,3 uur één omwenteling voltooit, keien op het oppervlak worden blootgesteld aan een constante thermocycling omdat ze overdag opwarmen en 's nachts afkoelen. Overuren, de rotsen barsten en breken af, en uiteindelijk kunnen er deeltjes van het oppervlak worden geslingerd. Het feit dat deeltjesuitstoot in de late namiddag met grotere frequentie werd waargenomen, als de rotsen opwarmen, suggereert dat thermisch kraken een belangrijke oorzaak is. De timing van de gebeurtenissen is ook consistent met de timing van meteoroïde-inslagen, wat aangeeft dat deze kleine inslagen materiaal van het oppervlak kunnen werpen. Of, of allebei, van deze processen zouden de deeltjesuitstoot kunnen veroorzaken, en vanwege de microzwaartekrachtomgeving van de asteroïde, het kost niet veel energie om een ​​object vanaf het oppervlak van Bennu te lanceren.

"De deeltjes waren een onverwacht geschenk voor de zwaartekrachtwetenschap in Bennu, omdat ze ons in staat stelden kleine variaties in het zwaartekrachtveld van de asteroïde te zien die we anders niet zouden hebben geweten, " zei Steve Chesley, hoofdauteur van een van de studies gepubliceerd in de collectie en senior onderzoeker bij NASA's Jet Propulsion Laboratory in Zuid-Californië. "De trajecten laten zien dat het interieur van Bennu niet uniform is. er zijn zakken van materiaal met een hogere en lagere dichtheid in de asteroïde."

Van de deeltjes die het team heeft waargenomen, sommige hadden suborbitale banen, ze een paar uur in de lucht houden voordat ze weer neerstrijken, terwijl anderen van de asteroïde vliegen om in hun eigen banen rond de zon te gaan.

In één geval, het team volgde één deeltje terwijl het bijna een week rond de asteroïde cirkelde. De camera's van het ruimtevaartuig waren zelfs getuige van een afketsing, volgens Hergenrother.

"Een deeltje kwam naar beneden, raakte een rotsblok en ging terug in een baan, "zei hij. "Als Bennu dit soort activiteiten heeft, dan is er een goede kans dat alle asteroïden dat doen, en dat is heel spannend."

Terwijl Bennu zichzelf blijft onthullen, het OSIRIS-REx-team blijft ontdekken dat deze kleine wereld gloeiend complex is. Deze bevindingen kunnen als hoeksteen dienen voor toekomstige planetaire missies die proberen beter te karakteriseren en te begrijpen hoe deze kleine lichamen zich gedragen en evolueren.