Późnym popołudniem powierzchnia planetoidy Bennu ożywa. Aż drzazgi lecą
No dobra, nie drzazgi, a pył. Naukowcy pracujący w zespole misji OSIRIS-REx donoszą, że wokół planetoidy znajduje się sporo pyłu, który po prostu uniósł się z jej powierzchni. Aktywność obserwowana na powierzchni planetoidy tylko wspiera teorię według której są to całkiem dynamiczne obiekty.
Uciekające z powierzchni cząstki mogą nam wiele powiedzieć o polu grawitacyjnym czy o budowie wnętrza planetoidy.
Po raz pierwszy pył uciekający z planetoidy zauważono w styczniu 2019 r., zaledwie kilka dni od przybycia sondy do Bennu. Nikt by tego pewnie nie zauważył, gdyby nie bystre oko głównego astronoma misji, Carla Hergenrothera z Uniwersytetu Arizony.
Sondy kosmiczne przemierzając miliony kilometrów w pustce przestrzeni kosmicznej, niczym dawni żeglarze, posługują się w nawigacji gwiazdami, które pozwalają na odpowiednią orientację w przestrzeni. Kamery zainstalowane na pokładzie sondy wykonują bezustannie zdjęcia gwiazd tła. Porównując zarejestrowane na nich gwiazdy z mapami nieba, można na bieżąco wprowadzać odpowiednie korekty kursu.
I właśnie w taki sposób, analizując położenie sondy, Hergenrother zauważył na zdjęciu osobliwą gromadę gwiazd.
Poszukiwałem kolejnych gwiazd i pomyślałem, że „nie pamiętam takiej gromady”. Zauważyłem ją tylko dlatego, że było tam 200 jasnych punktów, a spodziewałem się zobaczyć 10 gwiazd
- mówi Hergenrother.
Dokładniejsza analiza i zastosowanie odpowiednich technik obróbki zdjęć pozwoliły naukowcom rozwiązać zagadkę. Owa „gromada gwiazd” w rzeczywistości była obłokiem drobnych cząstek wyrzuconych z powierzchni planetoidy. Dalsze obserwacje pozwoliły dostrzec na zdjęciach niewielkie smugi wskazujące na ruch cząstek w polu widzenia kamery, wyróżniający się na tle nieruchomych gwiazd.
To wyrzucanie cząstek z powierzchni całkowicie nas zaskoczyło. Spędziliśmy cały ostatni rok badając aktywną powierzchnię Bennu
– mówi Dante Lauretta, główny badacz misji OSIRIS-REx.
Od momentu dotarcia do planetoidy badacze obserwowali i śledzili ponad 300 takich zdarzeń na Bennu. Jak mówią autorzy, część cząstek ucieka w przestrzeń kosmiczną, część okrąża ją przez jakiś czas, a większość opada z powrotem na powierzchnię.
Cząstki odrywają się od powierzchni planetoidy wieczorem
Sonda OSIRIS-REx wyposażona jest w zestaw kamer Touch-and-Go Camera Suite (TAGCAMS), którego celem było wspomaganie procesu nawigacji. Od czasu dolotu do planetoidy TAGCAMS zaangażowano także do aktywnego śledzenia wszystkich cząstek w otoczeniu planetoidy.
Wykorzystując algorytmy opracowane do przeglądu Catalina Sky Survey, którego celem było odkrywanie i śledzenie planetoid zbliżających się do Ziemi poprzez rejestrowania ich ruchu na tle gwiazd, zespół OSIRIS-REx ustalił, że z powierzchni planetoidy odrywają się kamyki o średnicy nawet 6 cm.
W trakcie kampanii obserwacyjnej trwającej od stycznia do września 2019 r. zarejestrowano 668 czastek, z których większość miała rozmiary między 0,5 a 1 cm i poruszała się z prędkością ok. 20 cm/s. Najszybsza cząstka uciekająca z Bennu miała prędkość 3 m/s.
Średnio badacze rejestrowali jedną lub dwie cząstki dziennie, z czego większość z powrotem opadała na planetoidę. Jeżeli dodamy do tego niewielkie rozmiary uciekających cząstek, można przyjąć, że masa planetoidy praktycznie się nie zmienia.
Dlaczego kamyki uciekają z dużego kamienia?
Po przeanalizowaniu różnych mechanizmów, które mogą odpowiadać za unoszenie kamieni z planetoidy, badacze doszli do wniosku, że najbardziej prawdopodobnymi są uderzenia meteoroidów, które wybijają cząstki z powierzchni oraz pękanie skał pod wpływem naprężeń spowodowanych zmianami temperatury. Bennu wykonuje pełny obrót wokół własnej osi w ciągu 4,3 godziny przez co jego powierzchnia na zmianę się ogrzewa i ochładza. Z czasem skały na powierzchni pękają i rozpadają się na mniejsze, przy okazji od czasu do czasu wyrzucając cząstki z powierzchni. Fakt, że cząstki opuszczają powierzchnię zazwyczaj wtedy gdy skały są ogrzane wskazuje, że pękanie termiczne jest tutaj głównym czynnikiem.
Dodatkowe korzyści
Wyrzucane z powierzchni planetoidy cząstki dostarczyły naukowcom dodatkowych informacji o planetoidzie. Dzięki temu można dużo dokładniej badać pole grawitacyjne planetoidy, a trajektorie cząstek po wybiciu wskazują wyraźnie, że wnętrze Bennu jest niejednorodne, z gęstszymi i rzadszymi obszarami.
Część obserwowanych cząstek całkowicie ucieka w przestrzeń kosmiczną i samodzielnie zaczyna podróżować wokół Słońca, część wykonuje loty subrobitalne w trakcie których unosi się nad powierzchnią przez kilka godzin. Rekordzistką w tym względzie była cząstka, która okrążała planetoidę przez prawie tydzień. Widzieliśmy nawet jedną cząstkę, która opadła na powierzchnię, odbiła się od głazu i z powrotem wróciła na orbitę. To naprawdę interesujące
– podsumowuje Hergenrother.
