美国宇航局航天器触及小行星,表面“蓬松”

“表面很柔软,像液体一样流走。”

NASA 的 OSIRIS-REx 探测器着陆后,从小行星 Bennu 表面喷出的大量砾石和泥土。 (图片来源:美国宇航局戈达德太空飞行中心/CI 实验室/Jonathan North)
NASA 的 OSIRIS-REx 探测器着陆后,从小行星 Bennu 表面喷出的大量砾石和泥土。 (图片来源:美国宇航局戈达德太空飞行中心/CI 实验室/Jonathan North)

美国宇航局的 OSIRIS-REx 任务于 2020 年 10 月降落在小行星本努(Bennu)以收集珍贵的样本以带回地球时引发了意外的爆炸。

任务科学家在两项新研究中描述了戏剧性的样本检索,这导致了关于小行星性质的令人惊讶的发现。结果不仅有趣:研究人员表示,如果 1,640 英尺宽(500 米)的 Bennu(附近已知风险最大的任务之一),这些发现可能对未来可能的偏转任务产生影响- 地球小行星)曾经威胁要撞击地球。

亚利桑那大学的行星科学家兼校长 Dante Lauretta 说:“我们预计表面会非常坚硬,就像你降落在砾石堆上一样:一点点尘埃飞走,一些粒子跳跃起来。” OSIRIS-REx 的调查员,任务告诉 Space.com。

“但当我们在活动结束后带回照片时,我们都惊呆了,”他继续说道。 “我们看到一堵巨大的碎片墙从样品侧飞走了。对于航天器操作员来说,这真的很可怕。”

撞击的后果是如此出乎意料,以至于两项研究之一的主要作者劳雷塔(Lauretta)竞选航天器重新访问该地区以了解发生了什么。样本采集六个月后,即 2021 年 4 月,研究人员再次看到了 OSIRIS-REx着陆点。当航天器第一次到达本努时,那个名为南丁格尔的地点位于一个 65 英尺宽(20 米)的撞击坑内。着陆后,任务科学家在地表发现了一个全新的 26 英尺宽(8 m)的大洞,周围散落着移位的瓦砾和巨石。

那是一个惊人的大伤疤;科学家们原本预计挖出的挖出的宽度大约与样本收集器本身一样宽,即 12 英寸(30 厘米)。 “但我们陷入了困境,”劳雷塔说。 “显然没有任何阻力。表面柔软,像液体一样流走。”

探测器沉入了 30 英寸(70 厘米)深,揭示了原始物质,与小行星的表面不同,这些物质并未因宇宙射线太阳风的稳定撞击而改变,来自太阳的高能粒子流。

Lauretta 说,根据这次重复访问期间获得的测量结果,Lauretta 的团队计算出表面材料的密度仅为每立方英尺 31 至 44 磅(每立方米 500 至 700 公斤)。相比之下,“一块典型的地球岩石”的密度大约高出六倍,更像是每立方米 190 磅(3,000 公斤)。

第二项研究基于对撞击期间施加在探测器上的力的测量,证实了这些数字。

从小行星本努表面喷出的碎片。 (图片来源:NASA/戈达德/亚利桑那大学/洛克希德马丁)
从小行星本努表面喷出的碎片。 (图片来源:NASA/戈达德/亚利桑那大学/洛克希德马丁)

“[表面]巨石非常多孔,它们之间有很多空隙空间,”科罗拉多州西南研究所的地质学家、第二项研究的主要作者凯文沃尔什告诉 Space.com。 “我们预计小而细的颗粒和灰尘会粘在大石头上并填充空隙空间并充当胶水以提供一些强度,这将使表面能够更多地推回航天器。但它不存在。”

如果天文学家确定这块岩石有可能撞击地球,本努柔软、蓬松的性质可能会使未来可能的偏转尝试复杂化。在 1,640 英尺宽的地方,本努的一次罢工将对我们的星球造成整个大陆的破坏。尽管 NASA 估计 2175 年至 2199 年间发生碰撞的几率为 2700 分之一,但贝努仍然是目前已知的最危险的小行星之一。

此外,科学家们假设许多小行星都具有类似的“碎石堆”结构:本质上是岩石、砾石和泥土在微弱的引力作用下聚集在一起。 Bennu 的抽样实验表明,几乎不可能预测这样的瓦砾堆会如何应对撞击。

“触地得分确实提供了真正将某些东西压入表面的第一次体验,”沃尔什说。 “如果我们真的去尝试偏转这样的东西,我们需要知道表面是什么样的,这样它就不会仅仅吸收冲击力。”

Lauretta 补充说,与 Bennu 的蓝色表面相比,地下物质看起来更红,这表明宇宙射线和其他形式的太空天气(在新标签中打开)侵蚀了暴露的太空岩石。微红色的色调暗示有机分子,如碳氢化合物,可能存在于小行星内部,这极大地吸引了试图了解地球上生命起源的研究人员。

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科学家们将不得不等到 OSIRIS-REx 计划于 2023 年 9 月交付后才能获得珍贵的材料。劳雷塔说,在戏剧性的采样尝试中,探测器收集了近 9 盎司(250 克)的小行星尘埃,这比团队希望的要少,但仍是进行分析所需的四倍。

OSIRIS-REx 任务最近被延长,在该航天器明年在地球卸下货物后,它将前往另一颗高风险小行星 Apophis,它将在 2029 年访问该小行星。

结果在 7 月 7 日发表在《科学》《科学进展》杂志上的论文中有所描述。

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