Вскоре после того, как космический корабль НАСА OSIRIS-REx достиг астероида Бенну, неожиданное открытие научной командой миссии показало, что астероид может быть активным или постоянно выбрасывать частицы в космос. Продолжающееся исследование Бенну его образцов, которые в конечном итоге будут возвращены на Землю - смогут пролить свет на то, почему происходит это интригующее явление.
Команда OSIRIS-REx впервые наблюдала выброс частиц на снимках, сделанных навигационными камерами космического корабля 6 января, всего через неделю после того, как космический аппарат вышел на свою первую орбиту вокруг Бенну. На первый взгляд частицы оказались звездами позади астероида, но при ближайшем рассмотрении команда поняла, что астероид выбрасывает материал со своей поверхности. После заключения о том, что эти частицы не ставят под угрозу безопасность космического корабля, миссия начала запланированные наблюдения.
«Среди многих сюрпризов Бенну выбросы материала вызвали наше любопытство, и мы потратили последние несколько месяцев на расследование этой тайны», - сказал Данте Лоретта, главный исследователь OSIRIS-REx в Университете Аризоны, Тусон. «Это прекрасная возможность расширить наши знания о том, как ведут себя астероиды».
Изучив результаты наблюдений, команда миссии опубликовала свои выводы в научной статье, опубликованной 6 декабря. Команда наблюдала три крупнейших события выброса частиц 6 и 19 января и 11 февраля и пришла к выводу, что события произошли из разных мест на поверхности Бенну. Первое событие произошло в южном полушарии, а второе и третье события произошли вблизи экватора. Все три события произошли ближе к вечеру на Бенну.
Команда обнаружила, что после выброса с поверхности астероида частицы либо ненадолго облетели его и падали на его поверхность, либо улетали от него в космос. Наблюдаемые частицы перемещались со скоростью до 3 метров в секунду, а размер частиц был от менее 3 см до 10 см. Приблизительно 200 частиц было зафиксировано во время крупнейшего события, которое произошло 6 января.
Команда исследовала множество возможных механизмов, которые могли вызвать события выброса, и сузила список до трех кандидатов: удар метеорита, разрушение под действием теплового напряжения и выделение водяного пара. Метеоритные удары распространены в окрестностях глубокого космоса Бенну, и вполне возможно, что небольшие фрагменты космических метеоритов могут ударить Бенну в том месте, где OSIRIS-REx не наблюдает за ним, встряхивая свободные частицы с моментом их удара.
Команда также определила, что термический разрыв является еще одним разумным объяснением. Температура поверхности Бенну резко меняется в течение 4,3-часового периода вращения. Хотя в ночное время очень холодно, поверхность астероида значительно нагревается в середине дня, когда произошли три основных события. В результате этого изменения температуры камни могут начать трескаться и разрушаться, и в конечном итоге частицы могут быть выброшены с поверхности. Этот цикл известен как термическое разрушение.
Выброс воды также может объяснить активность астероида. Когда заблокированные водой глины Бенну нагреваются, вода может начать выделяться создавая давление. Вполне возможно, что, когда в валунах, где высвобождается поглощенная вода, нарастает давление в трещинах и порах, поверхность может вибрировать, что приведет к появлению частиц.
Но природа не всегда учитывает простые объяснения. «Вполне возможно, что задействованы более одного из этих возможных механизмов», - сказал Стив Чесли, автор статьи и старший научный сотрудник Лаборатории реактивного движения НАСА в Пасадене, Калифорния. «Например, термический разрыв может привести к раскалыванию. Поверхностный материал разбивается на мелкие кусочки, что значительно облегчает воздействие метеоритов на выброс гальки в космос».
Если термический разрыв, метеоритные удары или то и другое на самом деле являются причинами этих событий выброса, то это явление, вероятно, происходит на всех небольших астероидах, поскольку все они испытывают эти факторы. Однако, если выброс воды является причиной этих событий, то это явление будет характерно для астероидов, которые содержат водоносные минералы, такие как Бенну.
Деятельность Бенну откроет большие возможности после того, как образцы будут собраны и возвращены на Землю для изучения. Многие из выброшенных частиц достаточно малы, чтобы их можно было собрать с помощью механизма отбора проб космического корабля. Это означает, что возвращенный образец может содержать материал, который был выброшен и возвращен на поверхность Бенну. Определение того, что конкретная частица была выброшена и возвращена обратно, может быть научным подвигом, похожим на поиск иголки в стоге сена. Однако материал, возвращенный на Землю с Бенну, почти наверняка улучшит наше понимание астероидов и того, как они отличаются и похожи, даже несмотря на то, что явление выброса частиц остается загадкой, подсказки которой мы также вернем домой в формате данных и дальнейшего материала для изучения. Сбор образцов запланирован на лето 2020 года, а образец будет доставлен на Землю в сентябре 2023 года.
