Die NASA-Raumsonde OSIRIS-REx verlässt die Oberfläche des Asteroiden Bennu, nachdem sie eine Probe entnommen hat. Bildnachweis: Goddard Space Flight Center/CI Lab/SVS der NASA
Wissenschaftler haben etwas Erstaunliches gelernt, nachdem sie Daten analysiert haben, die wann gesammelt wurden[{” attribute=””>NASA’s OSIRIS-REx spacecraft collected a sample from asteroid Bennu in October 2020. The spacecraft would have sunk into the asteroid had it not fired its thrusters to back away immediately after it grabbed its sample of dust and rock from Bennu’s surface.
“Our expectations about the asteroid’s surface were completely wrong.” — Dante Lauretta, principal investigator of OSIRIS-REx
Unexpectedly, it turns out that the particles making up Bennu’s exterior are so loosely packed and lightly bound to each other that if a person were to step onto the asteroid they would feel very little resistance. It would be like stepping into a pit of plastic balls that are popular play areas for kids.
“If Bennu was completely packed, that would imply nearly solid rock, but we found a lot of void space in the surface,” said Kevin Walsh, a member of the OSIRIS-REx science team from Southwest Research Institute, which is based in San Antonio.
Side-by-side images from NASA’s OSIRIS-REx spacecraft of the robotic arm as it descended towards the surface of asteroid Bennu (left) and as it tapped it to stir up dust and rock for sample collection (right). OSIRIS-REx touched down on Bennu at 6:08 pm EDT on October 20, 2020. Credit: NASA’s Goddard Space Flight Center
The latest findings about Bennu’s surface were published on July 7, 2022, in a pair of papers in the journals Science and Science Advances, led respectively by Dante Lauretta, principal investigator of OSIRIS-REx, based at University of Arizona, Tucson, and Kevin Walsh. These surprising results add to the intrigue that has gripped scientists throughout the OSIRIS-REx mission, as Bennu has proved consistently unpredictable.
The first surprise the asteroid presented was in December 2018, when NASA’s spacecraft arrived at Bennu. The OSIRIS-REx team found a rough surface littered with boulders instead of the smooth, sandy beach they had expected based on observations from Earth- and space-based telescopes. Reasearchers also discovered that Bennu was ejecting particles of rock from its surface into space.
“Our expectations about the asteroid’s surface were completely wrong,” said Lauretta.
The latest clue that Bennu was not what it seemed came after the OSIRIS-REx spacecraft picked up a sample and beamed stunning, close-up images of the asteroid’s surface to Earth. “What we saw was a huge wall of debris radiating out from the sample site,” Lauretta said. “We were like, ‘Holy cow!’”
Der erdnahe Asteroid Bennu ist ein Trümmerhaufen aus Steinen und Geröll, der bei der Entstehung des Sonnensystems übrig geblieben ist. Am 20. Oktober 2020 landete die NASA-Raumsonde OSIRIS-REx kurz auf Bennu und sammelte eine Probe für die Rückkehr zur Erde. Während dieses Ereignisses sank der Arm des Raumfahrzeugs viel tiefer in den Asteroiden als erwartet, was bestätigt, dass Bennus Oberfläche lose gebunden ist. Jetzt haben Wissenschaftler Daten von OSIRIS-REx verwendet, um das Probenentnahmeereignis noch einmal zu überprüfen und besser zu verstehen, wie die losen oberen Schichten von Bennu zusammengehalten werden. Bildnachweis: Goddard Space Flight Center/CI Lab/SVS der NASA
Die Missionswissenschaftler waren verblüfft über die Fülle der verstreuten Kieselsteine, wenn man bedenkt, wie sanft das Raumschiff auf die Oberfläche klopfte. Noch bizarrer war, dass das Raumschiff einen großen Krater hinterließ, der 8 Meter breit war. „Jedes Mal, wenn wir das Probenentnahmeverfahren im Labor getestet haben, haben wir kaum einen Divot gemacht“, sagte Lauretta. Das Missionsteam beschloss, das Raumschiff zurückzuschicken, um weitere Fotos von Bennus Oberfläche zu machen, „um zu sehen, wie groß das Durcheinander ist, das wir angerichtet haben“, sagte Lauretta.
Die Forscher analysierten das Volumen der Trümmer, die in Vorher-Nachher-Bildern der Probenstelle mit dem Spitznamen „Nachtigall“ sichtbar waren. Sie untersuchten auch Beschleunigungsdaten, die während der Landung des Raumfahrzeugs gesammelt wurden. Diese Daten zeigten, dass OSIRIS-REx, als es den Asteroiden berührte, den gleichen Widerstand – sehr wenig – erfuhr, den eine Person spüren würde, wenn sie den Kolben einer French-Press-Kaffeekaraffe zusammendrückt. „Als wir unsere Triebwerke abfeuerten, um die Oberfläche zu verlassen, tauchten wir immer noch in den Asteroiden ein“, sagte Ron Ballouz, ein OSIRIS-REx-Wissenschaftler am Johns Hopkins Applied Physics Laboratory in Laurel, Maryland.
Ballouz und das Forschungsteam führten Hunderte von Computersimulationen durch, um die Dichte und Kohäsion von Bennu auf der Grundlage von Raumfahrzeugbildern und Beschleunigungsinformationen abzuleiten. Die Ingenieure variierten die Oberflächenkohäsionseigenschaften in jeder Simulation, bis sie diejenige fanden, die ihren realen Daten am nächsten kam.
Diese Ansicht des Asteroiden Bennu, der am 19. Januar 2019 Partikel von seiner Oberfläche ausstößt, wurde durch die Kombination zweier Bilder erstellt, die an Bord der NASA-Raumsonde OSIRIS-REx aufgenommen wurden. Es wurden auch andere Bildverarbeitungstechniken angewendet, wie das Zuschneiden und Anpassen der Helligkeit und des Kontrasts jedes Bildes. (Quelle: NASA/Goddard/Universität Arizona/Lockheed Martin)
Nun können diese genauen Informationen über die Oberfläche von Bennu Wissenschaftlern helfen, Fernbeobachtungen anderer Asteroiden besser zu interpretieren, was bei der Planung zukünftiger Asteroidenmissionen und bei der Entwicklung von Methoden zum Schutz der Erde vor Asteroidenkollisionen nützlich sein könnte.
Es ist möglich, dass Asteroiden wie Bennu, die kaum durch Schwerkraft oder elektrostatische Kraft zusammengehalten werden, in der Erdatmosphäre auseinanderbrechen und somit eine andere Art von Gefahr darstellen als feste Asteroiden. „Ich denke, wir stehen noch am Anfang des Verständnisses dieser Körper, weil sie sich sehr kontraintuitiv verhalten“, sagte Patrick Michel, ein OSIRIS-REx-Wissenschaftler und Forschungsdirektor am Centre National de la Recherche Scientifique an der Côte d ‘Azur-Observatorium in Nizza, Frankreich.
Verweise:
„Sammlung von Raumfahrzeugproben und unterirdische Ausgrabung des Asteroiden (101955) Bennu“ von DS Lauretta, CD Adam, AJ Allen, R.-L. Ballouz, OS Barnouin, KJ Becker, T. Becker, CA Bennett, EB Bierhaus, BJ Bos, RD Burns, H. Campins, Y. Cho, PR Christensen, ECA Church, BE Clark, HC Connolly, MG Daly, DN DellaGiustina, CY Drouet d’Aubigny, JP Emery, HL Enos, S. Freund Kasper, JB Garvin, K. Getzandanner, DR Golish, VE Hamilton, CW Hergenrother, HH Kaplan, LP Keller, EJ Lessac-Chenen, AJ Liounis, H. Ma , LK McCarthy, BD Miller, MC Moreau, T. Morota, DS Nelson, JO Nolau, R. Olds, M. Pajola, JY Pelgrift, AT Polit, MA Ravine, DC Reuter, B. Rizk, B. Rozitis, AJ Ryan , EM Sahr, N. Sakatani, JA Seabrook, SH Selznick, MA Skeen, AA Simon, S. Sugita, KJ Walsh, MM Westermann, CWV Wolner und K. Yumoto, 7. Juli 2022, Wissenschaft.
DOI: 10.1126/science.abm1018
„Beinahe-Null-Kohäsion und lockere Packung von Bennus nahem Untergrund, die durch Raumfahrzeugkontakt aufgedeckt wurde“ von Kevin J. Walsh, Ronald-Louis Ballouz, Erica R. Jawin, Chrysa Avdellidou, Olivier S. Barnouin, Carina A. Bennett, Edward B. Bierhaus, Brent J. Bos, Saverio Cambioni, Harold C. Connolly, Marco Delbo, Daniella N. DellaGiustina, Joseph DeMartini, Joshua P. Emery, Dathon R. Golish, Patrick C. Haas, Carl W. Hergenrother, Huikang Ma, Patrick Michel, Michael C. Nolan, Ryan Olds, Benjamin Rozitis, Derek C. Richardson, Bashar Rizk, Andrew J. Ryan, Paul Sánchez, Daniel J. Scheeres, Stephen R. Schwartz, Sanford H. Selznick, Yun Zhang und Dante S. Lauretta, 7. Juli 2022, Wissenschaftliche Fortschritte.
DOI: 10.1126/sciadv.abm6229
Das Goddard Space Flight Center der NASA bietet das gesamte Missionsmanagement, die Systemtechnik sowie die Sicherheit und Missionssicherung für OSIRIS-REx. Dante Lauretta von der University of Arizona, Tucson, ist der Hauptforscher. Die Universität leitet das Wissenschaftsteam und die wissenschaftliche Beobachtungsplanung und Datenverarbeitung der Mission. Lockheed Martin Space in Littleton, Colorado, baute das Raumschiff und bietet den Flugbetrieb an. Goddard und KinetX Aerospace sind für die Navigation des Raumfahrzeugs OSIRIS-REx verantwortlich. OSIRIS-REx ist die dritte Mission im New Frontiers-Programm der NASA, die vom Marshall Space Flight Center der NASA in Huntsville, Alabama, für das Science Mission Directorate Washington der Agentur verwaltet wird.