Vědci konečně vyřešili záhadu povrchu asteroidu Bennu

Planetka Bennu vypadala zblízka mnohem jinak, než vědci očekávali, a tento nesoulad vedl k hlubšímu zkoumání chování povrchu asteroidů. To, co vědci zjistili na základě studia odebraných vzorků, pomohlo vyřešit dlouholetou záhadu a nabídlo nový vhled na to, jak tento malý svět ukládá a uvolňuje teplo. Bližší pohled na horniny Bennu odhalil nečekanou stopu, která nečekaně změnila celý příběh.

Jedním z nejneočekávanějších zjištění mise OSIRIS-REx agentury NASA byla skutečná podstata Bennu. Místo mnoha hladkých ploch, jak naznačovala dřívější pozemní pozorování, se asteroid ukázal jako drsný, nerovný svět posetý různě velkými balvany.

„Když OSIRIS-REx v roce 2018 dorazil k Bennu, byli jsme překvapeni tím, co jsme viděli,“ řekl Andrew Ryan, vědec z Arizonské lunární a planetární laboratoře, který vedl pracovní skupinu pro fyzikální a tepelnou analýzu vzorků. „Očekávali jsme nějaké balvany, ale předpokládali jsme i alespoň některé velké oblasti s hladším a jemnějším regolitem, který by se dal snadno sbírat. Místo toho to vypadalo, že je to všechno z balvanů, a chvíli jsme si tím lámali hlavu.“

Další záhadu odhalila data shromážděná v roce 2007 vesmírným dalekohledem Spitzer Space Telescope. Tato pozorování ukázala nízkou tepelnou setrvačnost, což znamenalo, že povrch Bennu se rychle zahříval a ochlazoval, jak se planetka pohybovala do slunečního světla a ven z něj, podobně jako písek na pláži. To neodpovídalo tomu, co OSIRIS-REx viděl při svém příletu. Velké balvany by měly udržovat teplo spíše jako beton a zůstat teplé i po západu Slunce.

Klíč ve vzorcích z Bennu
Měření shromážděná sondou OSIRIS-REx během průzkumu Bennu naznačila jednu možnou odpověď: balvany by mohly být mnohem poréznější, než se očekávalo. Poté, co byly vzorky dopraveny na Zemi, vědci konečně mohli tuto myšlenku přímo otestovat.

Ryanův tým zkoumal částice hornin z povrchu Bennu pomocí několika laboratorních metod. Ve studii publikované v Nature Communications autoři uvedli, že balvany byly dostatečně porézní, aby vysvětlily část tepelných ztrát, ale ne všechny. Mnoho hornin také obsahovalo široké sítě trhlin.

Aby zjistili, zda tyto trhliny pomáhají asteroidu ztrácet teplo, tým z Nagoya University v Japonsku zkoumal materiál Bennu pomocí termografie. Tato metoda založená na laseru umožňuje vědcům zaměřit se na malé místo na vzorku a sledovat, jak se jím teplo šíří, podobně jako vlnky pohybující se po rybníku.

Testování tepelného toku uvnitř hornin
„Tehdy se věci začaly opravdu zajímavě rozvíjet,“ řekl Ryan. „Tepelná setrvačnost naměřená v laboratorních vzorcích se ukázala být mnohem vyšší než to, co zaznamenaly přístroje kosmické sondy, což odráží podobná zjištění, která získal tým partnerské mise Hayabusa-2 organizace JAXA (Japan Aerospace Exploration Agency) Hayabusa-2).“

Aby vědci pochopili, jak se tento materiál bude chovat v mnohem větších balvanech z Bennu, potřebovali najít způsob, jak zvětšit množství získaných vzorků z malých přivezených částic.

Členové týmu z Johnsonova vesmírného střediska NASA v Houstonu pomocí rukavicové schránky uzavřeli vzorky částic do vzduchotěsných nádob pod ochrannou dusíkovou atmosférou a poté je přemístili do laboratoře pro rentgenovou počítačovou tomografii (XCT – X-ray computed tomography). Po skenování byla každá částice vrácena do rukavicové schránky.

Na dalším obrázku je stejná část vzorku analyzovaná pomocí rentgenové počítačové tomografie XCT. Tento vzorek vykazuje nejběžnější typy sítí trhlin pozorovaných ve vzorcích Bennu. Jeden má rozsáhlou a souvislou síť zakřivených trhlin, zatímco druhý má řídké, rovné a ploché zlomy.

„Vzorek se vloží do vlastního ‚skafandru‘, podrobí se CT vyšetření a poté se vrátí do svého původního prostředí, a to vše bez jakéhokoliv kontaktu s pozemským prostředím,“ řekla Nicole Lunningová, hlavní kurátorka vzorků OSIRIS-REx v divizi Astromaterials Research and Exploration Science v NASA a jedna ze spoluautorek studie. „Můžeme prohlížet přímo skrz tyto vzduchotěsné nádoby a vizualizovat tvar a vnitřní strukturu horniny, která se uvnitř nachází.“

„Rentgenová počítačová tomografie nám umožňuje dívat se do nitra objektu ve třech rozměrech, aniž bychom ho poškodili,“ řekl spoluautor studie Scott Eckley a vědec NASA, který se zabývá rentgenovým zářením.

Řešení tepelné záhady
Tento proces vytvořil trvalý trojrozměrný digitální archiv tvaru a vnitřní struktury každé částice vzorku a data byla přidána do veřejné databáze. Ryanův tým poté použil data rentgenového CT skenování v počítačových simulacích tepelného toku a tepelné setrvačnosti. Když byly výsledky zvětšeny na velikost balvanů z Bennu, shodovaly se s tím, co kosmická sonda naměřila u asteroidu.

Vědci dříve očekávali, že balvany na Bennu budou extrémně porézní a nadýchané, možná dokonce houbovité. Analýza vzorků však odhalila složitější realitu. „Ukázalo se, že jsou také skutečně popraskané, a to byl chybějící kousek skládačky,“ řekl Ryan.

Ron Ballouz, vědec z Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory in Laurel, Maryland, a druhý autor článku uvedl, že studie mění způsob, jakým vědci interpretují strukturu asteroidů z tepelných vlastností měřených ze Země.

„Konečně můžeme založit naše chápání pozorování tepelných vlastností asteroidů pomocí dalekohledů analýzou těchto vzorků z téhož asteroidu,“ řekl Ballouz.

Zdroj: https://scitechdaily.com/we-were-scratching-our-heads-scientists-finally-solve-asteroid-bennus-surface-mystery/

autor: František Martinek