在这张图中,粒子流在1月6日从小行星贝努的外表喷发而出。图片的数据由NASA奥西里斯王号探测器上搭载的导航相机拍照的两张图画结合而成,这两张图画别离是:一张短时曝光图画(曝光时刻1.4毫秒),上面清楚地显现了贝努小行星;以及一张较长时刻曝光的图画(曝光时刻5秒),上面明晰地显现出了喷发粒子。除此之外,图画组成进程中还应用了其他的图画处理技能,例如巨细裁剪以及每个图层亮度和对比度的调整。
图片来自:NASA /戈达德航天飞翔中心/亚利桑那大学/洛克希德 马丁空间体系公司
就在美国航空航天局(NASA)的奥西里斯王号(全称为“太阳系来历-光谱解析-资源辨认-安全确保-小行星风化层探究者”,Origins Spectral Interpretation Resource Identification Security Regolith Explorer,OSIRIS-Rex)探测器抵达小行星贝努(Bennu)不久后,该使命的科学团队意外发现:这颗小行星或许是活泼的,或者说,正不断地将粒子喷发到太空之中。研讨人员正在对贝努进行探究,而奥西里斯王号探测器回来地球时带回的小行星样本,也或许会说明这种风趣现象的发作原因。
在奥西里斯王号探测器进入盘绕贝努小行星榜首处轨道的一周之后,探测器的导航相机(navigation cameras,NavCam)就在1月6日拍照了一系列贝努的图画,研讨团队在这些图画中榜首次调查到了粒子喷发事情。乍看之下,这些粒子似乎是小行星背面的恒星,但仔细检查后,研讨团队意识到其实是小行星正在从外表喷发物质。在得出结论以为这些粒子不会危害探测器的安全之后,奥西里斯王号使命开端专门调查粒子喷发现象,以完好记载贝努的这种外表活动。
来自亚利桑那大学(University of Arizona)的丹特 劳雷塔(Dante Lauretta)表明:“在贝努的许多意外发现中,粒子喷发现象激起了咱们的好奇心,在曩昔的几个月中咱们一直在研讨这个疑团,这是一次绝佳的时机,能扩展咱们对小行星行为方法的知道与了解。”劳雷塔是奥西里斯王号使命的首席研讨员。
在对观测成果进行了深化的研讨之后,使命团队于12月6日宣布在《科学》(Science)杂志上的论文中发布了他们的发现。研讨团队观测到的规划最大的三次粒子喷发事情,别离发作在1月6日、1月19日和2月11日,并得出结论说,这些事情的发作源头是贝努外表上不同的方位:榜首次事情的发作源在南半球,第二和第三次事情则发作在赤道邻近。此外,所有这三次事情均于黄昏时分发作在贝努星球上。
研讨团队发现,这些粒子从小行星外表喷发出来之后,要么时间短地绕贝努运转然后落回贝努外表,要么逃逸脱离小行星进入太空。观测到的粒子移动速度高达3米/秒,尺度巨细从缺乏2厘米到最大10厘米。在1月6日发作的规划最大的那次事情中,观测到了大约200个粒子。
上面的动画演示了1月19日从贝努外表喷出粒子的轨道模仿。从小行星外表喷发出之后,这些粒子要么时间短绕贝努运转然后落回贝努外表,要么逃逸脱离小行星进入太空。
动画来历:NASA /戈达德航天飞翔中心/亚利桑那大学/ Lauretta & Hergenrother et al., Science 10.1126
研讨团队剖析了或许引发喷发事情的各种机制,终究将原因缩小到三种或许机制:流星体(meteoroid)碰击、热应力开裂(thermal stress fracturing),以及水蒸气开释。
流星体碰击在贝努周围的深空中很常见,这些小块的太空岩石或许会碰击到奥西里斯王号无法观测到的贝努区域,并用碰击的动量震击出一些松懈的外表颗粒。
研讨团队还以为,热应力开裂是另一个合理的解说。在4.3小时的自转进程中,贝努的外表温度发作了巨大的改变。虽然在不受阳光照耀的夜间气温反常之低,但在挨近黄昏(也便是三大粒子喷发事情发作时刻)的时分,小行星的外表又会显着回暖。这种温度剧烈改变的成果是,贝努外表的岩石或许开端呈现裂缝乃至彻底裂开破碎,终究或许会引起颗粒物从贝努外表喷发而出:这一循环被称为“热应力开裂”。
水分的开释也能够解说小行星的粒子喷发现象:当贝努的锁水粘土温度升高时,水分或许开端变成水蒸气并发作压力;当锁住水分的巨石裂缝和孔隙中积聚了足够大的压力,石块外表就或许振动不安,导致颗粒物喷发而出。
可是,自然现象并不总是用简略的机制就能解说得通的。研讨论文的作者、来自加利福尼亚州帕萨迪纳市NASA喷气推动实验室(Jet Propulsion Laboratory,JPL)的高档研讨科学家史蒂夫 切斯利(Steve Chesley)说:“或许有多种这样的或许机制共同在起作用,例如,热应力开裂或许会将小行星外表的资料裂碎成较小的块状物,使流星体碰击更简单将这些小石块撞向太空之中。”
假如实际上这些粒子喷发射事情的原因便是热应力开裂、流星体碰击或是两者兼而有之,那么这种现象很或许发作在所有小行星上,由于它们都在阅历着这些进程。可是,假如水分开释才是形成这些喷发事情的原因,那么这种现象将发作在特定的、具有含水矿藏的小行星上,例如贝努。
一旦奥西里斯王号搜集的样本回来地球被进一步研讨,贝努的粒子喷发现象将给咱们咱们带来更多的关键。许多喷发出的小尺度粒子能被探测器的采样器搜集,这在某种程度上预示着到时分送回地球的样本中或许会包括一些被喷发出而又回来到贝努外表的物质。某些特定粒子在喷发后又回来贝努,能够确认这一现实或许是一项科学豪举,类似于在大海中捞到针头。不论如何,简直能够必定的是,从贝努送回地球的物质会增进咱们对小行星的了解,它们有哪些类似或是不同之处;即便粒子喷发现象仍然是个无法解说的疑团,咱们也将在回来地球的数据和样本资猜中,进一步探寻其间的头绪。
样本收集方案于2020年夏日进行,搜集到的样本将于2023年9月回来地球。
奥西里斯王号使命的整体办理、体系工程以及安全确保由NASA的戈达德航天飞翔中心(Goddard Space Flight Center)担任,中心坐落马里兰州格林贝尔特。图森市亚利桑那大学的丹特 劳雷塔是奥西里斯王号使命的首席研讨员,亚利桑那大学还领导着该使命的科学研讨团队以及科学观测方案和数据处理进程。坐落丹佛的洛克希德 马丁空间体系公司(Lockheed Martin Space Systems Company)制作了探测器,一起正在履行飞翔运作。奥西里斯号探测器的导航由戈达德航天飞翔中心和KinetX 航空航天公司(KinetX Aerospace)担任。奥西里斯号是NASA新疆界方案(New Frontiers Program)的第三项使命,该方案由坐落阿拉巴马州汉茨维尔的NASA马歇尔太空飞翔中心(Marshall Space Flight Center)办理,由NASA华盛顿科学使命理事会(Science Mission Directorate)担任。
参阅来历:
https://www.nasa.gov/feature/goddard/2019/osiris-rex-explains-bennus-mysterious-particles