Ученые поняли причину необычной поверхности астероида Бенну
В 2007 году космический телескоп Spitzer зафиксировал у астероида низкую тепловую инерцию. Это означает, что его поверхность быстро нагревается на солнце и быстро остывает в тени, примерно как песок на пляже. Однако крупные камни должны были бы вести себя иначе: медленнее терять тепло, подобно бетонным блокам.
Источник: NASA/Scott Eckley. Астероид Бенну.
МОСКВА, 18 марта. /Новости науки/. Исследователи объяснили одну из главных загадок астероида Бенну, с которой столкнулась миссия NASA OSIRIS-REx: несмотря на данные телескопов, указывавшие на наличие сравнительно рыхлой и мелкозернистой поверхности, астероид оказался покрыт крупными валунами. Анализ доставленных на Землю образцов показал, что эти камни не только пористые, но и пронизаны многочисленными трещинами, что и объясняет их необычные тепловые свойства, сообщила пресс-служба Аризонского университета.
«Когда OSIRIS-REx прибыл к Бенну в 2018 году, мы были удивлены увиденным. Мы ожидали валуны, но предполагали, что по крайней мере часть поверхности будет представлена большими участками более гладкого и мелкозернистого реголита, который было бы легко собрать. Вместо этого оказалось, что там почти одни валуны, и какое-то время мы буквально ломали голову», - приводятся в сообщении слова ученого Лунно-планетной лаборатории Аризонского университета Эндрю Райана.
Как отмечают авторы исследования, еще в 2007 году космический телескоп Spitzer зафиксировал у Бенну низкую тепловую инерцию. Это означает, что поверхность астероида быстро нагревается на солнце и быстро остывает в тени, примерно как песок на пляже. Однако крупные камни должны были бы вести себя иначе: медленнее терять тепло, подобно бетонным блокам.
Такое противоречие долго оставалось необъяснимым. Уже во время работы у астероида аппарат OSIRIS-REx передал данные, позволившие предположить, что валуны на Бенну гораздо более пористые, чем считалось раньше. Но окончательно проверить эту гипотезу удалось только после доставки образцов на Землю.
Ученые изучили частицы пород с поверхности астероида с помощью целого набора лабораторных методов. Выяснилось, что валуны действительно обладают высокой пористостью, но этого оказалось недостаточно, чтобы полностью объяснить наблюдавшееся быстрое охлаждение поверхности.
Тогда ученые обратили внимание на другую особенность образцов: многие из них оказались буквально пронизаны разветвленной сетью трещин. Чтобы понять, насколько сильно это влияет на перенос тепла, исследователи из Университета Нагои применили метод lock-in thermography — лазерный способ анализа, позволяющий отслеживать, как тепло распространяется по веществу.
«Вот тут все стало по-настоящему интересно. Тепловая инерция, измеренная на лабораторных образцах, оказалась заметно выше той, что фиксировали приборы космического аппарата, и это перекликалось с аналогичными результатами, полученными командой японской миссии Hayabusa-2», - отметил Райан.
Чтобы сопоставить свойства небольших фрагментов с поведением крупных валунов на поверхности астероида, ученым понадобилось масштабировать лабораторные измерения. Для этого частицы Бенну исследовали методом рентгеновской компьютерной томографии в NASA Johnson Space Center.
Образцы помещали в герметичные контейнеры под защитной азотной атмосферой, чтобы полностью исключить контакт с земной средой, а затем проводили их сканирование. Это позволило построить трехмерные цифровые модели внутренней структуры пород без какого-либо повреждения материала.
На основе таких моделей исследователи выполнили компьютерное моделирование теплопереноса и рассчитали тепловую инерцию для валунов уже реального астероидного масштаба. После этого результаты совпали с тем, что наблюдал OSIRIS-REx непосредственно на Бенну.
Авторы исследования считаю, что именно наличие большого числа трещин стало недостающим элементом в объяснении природы поверхности астероида.
Ранее ученые полагали, что валуны Бенну должны быть очень рыхлыми и почти губчатыми, однако на деле оказалось, что ключевую роль играет не только пористость, но и внутренняя растресканность пород.
«Оказалось, что они не просто пористые — они еще и сильно растрескавшиеся, и именно этого нам не хватало для решения загадки», - подчеркнул Райан.
Как отмечают исследователи, работа важна не только для понимания Бенну, но и для интерпретации данных о других астероидах. Теперь ученые впервые могут напрямую сопоставить тепловые свойства астероида, измеренные телескопами и космическим аппаратом, с реальным строением материала, доставленного с этого же объекта.
Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications.
«Когда OSIRIS-REx прибыл к Бенну в 2018 году, мы были удивлены увиденным. Мы ожидали валуны, но предполагали, что по крайней мере часть поверхности будет представлена большими участками более гладкого и мелкозернистого реголита, который было бы легко собрать. Вместо этого оказалось, что там почти одни валуны, и какое-то время мы буквально ломали голову», - приводятся в сообщении слова ученого Лунно-планетной лаборатории Аризонского университета Эндрю Райана.
Как отмечают авторы исследования, еще в 2007 году космический телескоп Spitzer зафиксировал у Бенну низкую тепловую инерцию. Это означает, что поверхность астероида быстро нагревается на солнце и быстро остывает в тени, примерно как песок на пляже. Однако крупные камни должны были бы вести себя иначе: медленнее терять тепло, подобно бетонным блокам.
Такое противоречие долго оставалось необъяснимым. Уже во время работы у астероида аппарат OSIRIS-REx передал данные, позволившие предположить, что валуны на Бенну гораздо более пористые, чем считалось раньше. Но окончательно проверить эту гипотезу удалось только после доставки образцов на Землю.
Ученые изучили частицы пород с поверхности астероида с помощью целого набора лабораторных методов. Выяснилось, что валуны действительно обладают высокой пористостью, но этого оказалось недостаточно, чтобы полностью объяснить наблюдавшееся быстрое охлаждение поверхности.
Тогда ученые обратили внимание на другую особенность образцов: многие из них оказались буквально пронизаны разветвленной сетью трещин. Чтобы понять, насколько сильно это влияет на перенос тепла, исследователи из Университета Нагои применили метод lock-in thermography — лазерный способ анализа, позволяющий отслеживать, как тепло распространяется по веществу.
«Вот тут все стало по-настоящему интересно. Тепловая инерция, измеренная на лабораторных образцах, оказалась заметно выше той, что фиксировали приборы космического аппарата, и это перекликалось с аналогичными результатами, полученными командой японской миссии Hayabusa-2», - отметил Райан.
Чтобы сопоставить свойства небольших фрагментов с поведением крупных валунов на поверхности астероида, ученым понадобилось масштабировать лабораторные измерения. Для этого частицы Бенну исследовали методом рентгеновской компьютерной томографии в NASA Johnson Space Center.
Образцы помещали в герметичные контейнеры под защитной азотной атмосферой, чтобы полностью исключить контакт с земной средой, а затем проводили их сканирование. Это позволило построить трехмерные цифровые модели внутренней структуры пород без какого-либо повреждения материала.
На основе таких моделей исследователи выполнили компьютерное моделирование теплопереноса и рассчитали тепловую инерцию для валунов уже реального астероидного масштаба. После этого результаты совпали с тем, что наблюдал OSIRIS-REx непосредственно на Бенну.
Авторы исследования считаю, что именно наличие большого числа трещин стало недостающим элементом в объяснении природы поверхности астероида.
Ранее ученые полагали, что валуны Бенну должны быть очень рыхлыми и почти губчатыми, однако на деле оказалось, что ключевую роль играет не только пористость, но и внутренняя растресканность пород.
«Оказалось, что они не просто пористые — они еще и сильно растрескавшиеся, и именно этого нам не хватало для решения загадки», - подчеркнул Райан.
Как отмечают исследователи, работа важна не только для понимания Бенну, но и для интерпретации данных о других астероидах. Теперь ученые впервые могут напрямую сопоставить тепловые свойства астероида, измеренные телескопами и космическим аппаратом, с реальным строением материала, доставленного с этого же объекта.
Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications.
