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惊喜——再次!小行星本努揭示其表面像一个塑料球坑

在分析了2020年10月美国国家航空航天局OSIRIS REx航天器从小行星本努采集样本时收集的数据后,科学家们了解到了一件令人惊讶的事情:如果航天器在从小行星表面捕获灰尘和岩石后没有立即启动推进器后退,它就会沉入本努。

事实证明,构成本努外表的颗粒堆积得很松散,彼此之间的结合很轻,如果一个人踩到本努身上,他们会感觉到很小的阻力,就像踩到了一个塑料球坑里,那里是孩子们的热门游戏区。位于圣安东尼奥的西南研究所OSIRIS REx科学团队成员凯文•沃尔什说:“如果本努被完全填满,那就意味着几乎是坚硬的岩石,但我们在表面发现了很多空隙。”

7月7日,亚利桑那大学图森分校OSIRIS REx首席研究员Dante Lauretta和Walsh分别在《科学》和《科学进展》杂志上发表了关于Bennu表面的最新发现。这些结果增加了在OSIRIS REx任务中让科学家们坐立不安的阴谋,因为Bennu一直被证明是不可预测的。

2018年12月,当美国国家航空航天局的航天器抵达本努时,这颗小行星首次亮相。OSIRIS REx团队根据地球和天基望远镜的观测结果,发现了一个布满巨石的表面,而不是他们所期望的光滑的沙滩。科学家们还发现,本努正在向太空中喷出岩石颗粒。

这张2019年1月19日小行星本努从其表面喷出粒子的照片是由美国国家航空航天局OSIRIS REx航天器上拍摄的两张照片合成的。还应用了其他图像处理技术,例如裁剪和调整每个图像的亮度和对比度。

劳蕾塔说:“我们对小行星表面的预期完全错误。”

OSIRIS REx宇宙飞船采集了一个样本,并向地球发送了小行星表面的惊人特写图像,这才有了最新的迹象,表明本努并不是它看起来的样子。劳蕾塔说:“我们看到的是一堵巨大的碎片墙,从采样点向外辐射。”“我们当时说,‘天哪!’”

考虑到航天器轻轻地撞击表面,科学家们对散落的大量鹅卵石感到困惑。更奇怪的是,飞船留下了一个26英尺(8米)宽的大弹坑。劳蕾塔说:“每次我们在实验室测试样本采集程序时,我们都几乎没有离婚。”劳蕾塔说,任务小组决定将航天器送回本努的表面,拍摄更多的照片,“看看我们搞得有多乱”。

近地小行星本努是太阳系形成后遗留下来的一堆岩石和巨石。2020年10月20日,美国国家航空航天局的OSIRIS REx飞船短暂降落在本努,并收集了返回地球的样本。在这一事件中,航天器的手臂比预期的更深地沉入小行星,证实了本努的表面是松散的。现在,科学家们利用OSIRIS REx的数据重新审视了样本采集事件,并更好地了解了Bennu松散的上层是如何结合在一起的。

任务科学家分析了被称为“南丁格尔”的采样点前后图像中可见的碎片体积。他们还查看了航天器着陆期间收集的加速度数据。这些数据显示,当OSIRIS REx接触小行星时,它经历了与人在挤压法国压榨咖啡壶上的柱塞时相同的阻力——非常小。马里兰州劳雷尔市约翰斯•霍普金斯应用物理实验室的OSIRIS REx科学家Ron Ballouz说:“当我们启动推进器离开小行星表面时,我们仍在坠入小行星。”

Ballouz和研究团队进行了数百次计算机模拟,根据航天器图像和加速度信息推断出Bennu的密度和内聚力。工程师们在每次模拟中都会改变表面内聚特性,直到他们找到与真实数据最匹配的表面内聚特性。

现在,这些关于本努表面的精确信息可以帮助科学家更好地解释对其他小行星的远程观测,这可能有助于设计未来的小行星任务和开发保护地球免受小行星碰撞的方法。

像本努这样几乎没有被重力或静电力固定在一起的小行星可能会在地球大气层中分裂,从而构成与固体小行星不同的危险。OSIRIS REx科学家、法国尼斯蔚蓝海岸天文台国家科学研究中心研究主任帕特里克•米歇尔说:“我认为我们仍处于了解这些天体是什么的开始,因为它们的行为非常违反直觉。”

戈达德为OSIRIS REx提供全面的任务管理、系统工程以及安全和任务保证。亚利桑那大学图森分校的Dante Lauretta是首席研究员。该大学领导科学团队和任务的科学观测规划和数据处理。位于科罗拉多州利特尔顿的洛克希德•马丁航天公司建造了这艘航天器,并提供飞行操作。Goddard和KinetX Aerospace负责OSIRIS REx航天器的导航。OSIRIS REx是美国国家航空航天局新前沿计划中的第三个任务,由位于阿拉巴马州亨茨维尔的美国国家航空宇航局马歇尔太空飞行中心为该机构的华盛顿科学任务局管理。

Banner image caption:美国国家航空航天局OSIRIS REx航天器拍摄的机械臂向小行星Bennu表面下降时的并排图像(左),以及它敲击它以搅动灰尘和岩石进行样本采集时的图像(右)。OSIRIS REx于美国东部时间2020年10月20日下午6:08降落在本努。署名:美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心。有关更多信息,请访问此处。


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