Osiris-REX面临的崎岖之路

[ 录入者:Melipal | 时间:2019-04-17 20:46:02 | 作者:Melipal 译 | 来源:Sky & Telescope | 浏览:937次 ]

原文标题:Bumpy Road Ahead For NASA’s Osiris-REX

作者:Javier Barbuzano   原文来自:SkyandTelescope.com   Posted: 2019. 3. 20

编译:Melipal   审校:Linq

事实证明,对于NASA探测器的采样工作来说,小行星贝努是一个具有威胁性的地方:它有着不平坦的崎岖地表,偶尔甚至还会将岩石抛向太空。

NASA的Osiris-REX探测器已经揭示出了101955号小行星贝努(Bennu)表面几处令人惊讶之处。这架探测器预计将于2020年7月对其上进行采样。虽然初步的研究和飞行途中的成像工作预言,这颗小行星有着被细粒物质覆盖的光滑表面,但探测器2018年12月3日抵达之后开展的近距离考察表明,现实是更加崎岖的。这些分析作为系列论文刊登在《自然》、《自然·天文学》以及《自然·地球科学》杂志上。

101955号小行星贝努。点击查看自转动画。(图片提供:NASA / Goddard / Univ. of Arizona)

采样返回的挑战

贝努的表面覆盖着大颗砾石,其中的许多直径可达10米(30英尺),这使得探测器能够安全着陆的地点变得很少。地表的坡体也不尽规则。此外,小行星表面覆盖的松散砂粒和岩石(也就是表土)含有尺度较先前预言变化更大的成分,这对于采样系统来说很成问题——这套系统是设计用于取回直径不到2厘米(0.8英寸)的颗粒的。

对于着陆过程来说,另一个潜在的困难是地表物质的反照率数值分布较先前预期的范围更宽。贝努是太阳系颜色最暗的天体之一,平均只能反射4%的入射阳光。然而岩石地表的某些区域可以最多反射20%的光线。这样的变化使得探测器基于激光的导航系统要面临严峻的挑战。

Osiris-REX的首席研究员、来自亚利桑那大学的但特·劳雷塔(Dante Lauretta)及其同事在《自然》杂志上总结道,这颗小行星多变的反照率、颗粒尺度的分布范围以及整体的地表崎岖度“超出了探测器的设计预期”。这是描述工作受阻的技术性方式。然而,小组有信心能够应对所见的情况,并按照当前的计划日程开展工作,哪怕这意味着要调整着陆小行星地表的原始计划。

在Osiris-REX针对小行星贝努进行详尽巡查的同时,任务小组开始辨认探测器采样所需的潜在着陆点。上图就是位于小行星北半球的一处潜在地点。这个候选着陆点直径较先前的规划为小,这需要进行更加精确的探测器操控。(图片提供:NASA / Goddard / Univ. of Arizona)

认识贝努:古老而活跃的砾石堆

哪怕在探测器着陆之前,人们就已经了解到了大量有关小行星特性和历史的信息了。

贝努的宽度比纽约帝国大厦的高度略长,而研究者将其形态描述为转动的陀螺。但是正如戴夫·迪金森(Dave Dickinson)所指出的那样,它与桌面游戏所用的10面体骰子之间还存在奇特的相似性。这颗小行星的外观还与日本宇宙航空研究开发机构的隼鸟2号探测器的目标——162173号小行星龙宫相似得惊人。

基于Osiris-REX拍摄的小行星地表图像,来自约翰·霍普金斯大学应用物理实验室的巴诺因(Barnouin)与同事确定,贝努是一个所谓的砾石堆,内部结构疏松而类似海绵。然而它的外形(尤其是存在一系列在两极之间延伸的山脊)却说明了内部刚性的存在,它帮助将小行星束缚到一起,至少是就现在而言。

当前贝努的自转周期是4.3小时,不过这一数字每100年都会减少1秒左右。这是所谓YORP效应(雅克夫斯基-奥基夫-拉齐夫斯基-帕达克,Yarkovsky-O'Keefe-Radzievskii-Paddack)的结果。由于阳光对地表不均匀的加热效应,小行星会逐渐加速自转。任务科学家认为,这种YORP效应正在驱动着贝努小行星地表的变化。虽然它拥有估测年龄1到10亿年的古老地表,贝努并不会时刻显示其年龄——它有着庞大且看上去古老的环形山,也具备若干小型环形山,这说明它的地表存在着缓慢的演化。

研究者将贝努归为原始碳粒小行星之列,许多这样的天体都在地表拥有水分以及碳基化合物。Osiris-REX现在已经拍摄了这颗小行星地表的光谱,揭示出了水合矿物以及羟基存在的迹象,其中后者是由氢和氧原子束缚形成的分子。研究者认为,这些分子是含水的黏土矿物的一部分,它们暗示了过往同水分的相互作用,这样的作用最有可能是发生在贝努从一颗大得多的母小行星分离之前的。

岩石抛出物

Osiris-REX还目击了小行星以不规则的间隔向太空抛射岩石和尘埃的过程。3月19日,劳雷塔在月球和行星科学会议上说:“我会说,(这些事件)是我科研生涯所见的最大意外之一。”小组仍旧不能确定这些抛射事件的成因。其中一个观点是说,现在小行星位于近日点,也就是轨道上最为靠近太阳的地方。因此地表增加的加热效应可能扮演了一定的角色。

这张照片展示了1月19日贝努小行星从地表抛射物质颗粒的过程。这张照片是使用NASA的Osiris-REX探测器搭载的NavCam 1照相机拍摄的2张照片合成的,其中有一张是曝光1.4毫秒的短时间曝光影像,另一张是曝光5秒、更加清晰地展示了颗粒的长时间曝光图像。(图片版权:NASA / Goddard / University of Arizona / Lockheed Martin)

第一次抛射事件是在1月6日被发现的,小组确定期间一共可以分为11个阶段。在一次事件期间,小行星可能会向周边的太空中抛射数以十计乃至百计的颗粒。这些颗粒的大小从直径数厘米到数十厘米不等。

这其中的大多数颗粒相对小行星逃逸速度的运行速度都非常缓慢。劳雷塔说,这其中的一部分预计会抵达只能持续数周到数月的短寿轨道,最终将落回小行星地表。但另一些颗粒可以达到每秒数米的速度,足以逃向行星际空间。

这其中任何石块撞击探测器的概率都非常低。

在发布会上,劳雷塔设想了这些事件抛出的残片在未来地球穿过贝努轨道之时,在地球上引发可见流星雨的可能性。他说:“这将会发生在每年9月底。我们正与加州SETI研究所的同事一道架设一些监视照相机,看一看是不是真的存在贝努流星雨。”

(全文完)

Tags:贝努 Osiris-REX

责任编辑:Melipal

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