Wkraczamy w odkrycie podczas pierwszego na świecie testu obrony planetarnej

Następny NASAmisji DART, która z powodzeniem przetestowała techniki odchylania asteroidy poprzez zderzenie z księżycem Dimorphos, szeroko zakrojone badania pozwoliły uzyskać wgląd w cechy geologiczne i historię ewolucji układu asteroid Didymos.

W badaniach scharakteryzowano powierzchnię i wnętrze tych ciał niebieskich, zbadano procesy ich powstawania i oceniono ich reakcję na uderzenia. Odkrycia te nie tylko zapewniają lepsze zrozumienie układów podwójnych planetoid, ale także usprawniają strategie obrony planetarnej.

W ciągu kilku miesięcy, które nastąpiły po misji NASA Double Asteroid Redirection Test (DART), w wyniku której statek kosmiczny celowo zderzył się z księżycem-asteroidą, zespół naukowy zweryfikował, że uderzenie kinetyczne jest realną techniką odchylania, co stanowi skuteczną metodę zapobiegania przyszłym uderzeniom asteroid w Ziemię. Ziemia.

Od tego czasu badacze kontynuowali badanie danych zebranych w ramach udanego eksperymentu, koncentrując się szczególnie na cechach powierzchni układu podwójnego planetoid, składającego się z księżyca Dimorphos i macierzystej planetoidy Didymos.

W ostatnio opublikowanych artykułach w Komunikacja przyrodniczazespół zbadał geologię układu planetoid napotkanego w 2022 r., aby scharakteryzować jego pochodzenie i ewolucję oraz ograniczyć jego cechy fizyczne. Naukowcy z Laboratorium Fizyki Stosowanej Johnsa Hopkinsa (APL) w Laurel w stanie Maryland wraz z członkami zespołu z kilku międzynarodowych instytucji partnerskich opracowali pięć artykułów, w których przedstawiono szczegółowy przegląd i interpretację odkryć geologicznych.

W oparciu o właściwości wewnętrzne i powierzchniowe opisane w Barnouin et al. (2024) ten film pokazuje, jak obrót asteroidy Didymos mógł doprowadzić do wzrostu jej grzbietu równikowego i powstania mniejszej asteroidy Dimorphos, krążącej wokół tej pierwszej pod koniec klipu. Cząsteczki są kolorowane w zależności od ich prędkości, ze skalą pokazaną u góry, wraz z ciągle zmieniającym się okresem wirowania Didymosa. Źródło: Uniwersytet Michigan/Yun Zhang i Johns Hopkins APL/Olivier Barnouin

Naukowcy z APL, Olivier Barnouin i Ronald-Louis Ballouz, przeprowadzili artykuł, w którym przeanalizowali geologię^[1] obu planetoid i wyciągnął wnioski na temat materiałów na ich powierzchni i właściwości wewnętrznych. Na podstawie zdjęć zarejestrowanych przez DART i towarzyszącą mu satelitę LICIACube CubeSat przesłanych przez Włoską Agencję Kosmiczną (ASI) zespół obserwował topografię mniejszej asteroidy Dimorphos, na której znajdowały się głazy o różnej wielkości.

Dla porównania, większa asteroida Didymos była gładsza na niższych wysokościach, chociaż skalista na wyższych wysokościach i zawierała więcej kraterów niż Dimorphos. Autorzy wywnioskowali, że Dimorphos prawdopodobnie wydzielił się z Didymosa w wyniku „wielkiego zdarzenia polegającego na pozbyciu się masy”. Istnieją naturalne procesy, które mogą przyspieszać wirowanie małych asteroid i istnieje coraz więcej dowodów na to, że procesy te mogą być odpowiedzialne za przekształcanie tych ciał, a nawet wymuszanie wyrzucania materiału z ich powierzchni.

Analiza sugeruje, że zarówno Didymos, jak i Dimorphos mają słabą charakterystykę powierzchni, co doprowadziło zespół do założenia, że ​​wiek powierzchni Didymos jest 40–130 razy starszy niż Dimorphos, przy czym wiek pierwszego szacuje się na 12,5 miliona lat, a drugiego na mniej niż 300 000 lat . Niska wytrzymałość powierzchniowa Dimorphos prawdopodobnie przyczyniła się do znaczącego wpływu DART na jego orbitę.

„Obrazy i dane zebrane przez DART w systemie Didymos zapewniły wyjątkową okazję do szczegółowego spojrzenia geologicznego na układ podwójny asteroid bliskich Ziemi” – powiedział Barnouin. „Tylko na podstawie tych zdjęć byliśmy w stanie wywnioskować wiele informacji na temat właściwości geofizycznych zarówno Didymos, jak i Dimorphos, a także poszerzyć naszą wiedzę na temat powstawania tych dwóch asteroid. Lepiej rozumiemy również, dlaczego DART był tak skuteczny w przemieszczaniu Dimorphos”.

Maurizio Pajola z Narodowego Instytutu Astrofizyki (INAF) i współautorzy przeprowadzili artykuł porównujący kształty i rozmiary^[2] różnych głazów i ich rozkładu na powierzchniach dwóch asteroid. Ustalili, że cechy fizyczne Dimorphos wskazują, że powstawała etapami, prawdopodobnie z materiału odziedziczonego po macierzystej asteroidzie Didymos. Wniosek ten wzmacnia panującą teorię, że niektóre układy podwójne planetoid powstają w wyniku pozostałości większej planetoidy głównej gromadzącej się w nowym księżycu asteroidzie.

Alice Lucchetti, również z INAF, wraz ze współpracownikami odkryła zjawisko zmęczenia cieplnego^[3] — stopniowe osłabienie i pękanie materiału spowodowane ciepłem — może szybko rozbić głazy na powierzchni Dimorphos, tworząc linie powierzchniowe i zmieniając właściwości fizyczne tego typu asteroidy szybciej, niż wcześniej sądzono. Misja DART była prawdopodobnie pierwszą obserwacją takiego zjawiska na tego typu asteroidzie.

Studenci Jeanne Bigot i Pauline Lombardo, pod kierunkiem badaczki ISAE-SUPAERO Naomi Murdoch i współpracowników, przeprowadzili artykuł, w którym określono nośność Didymosa^[4] — zdolność powierzchni do wytrzymywania przyłożonych obciążeń — co najmniej 1000 razy mniejsza niż zdolność suchego piasku na Ziemi lub glebie księżycowej. Uważa się, że jest to ważny parametr pozwalający zrozumieć i przewidzieć reakcję powierzchni, w tym na potrzeby przemieszczenia asteroidy.

Colas Robin, również z ISAE-SUPAERO, i współautorzy przeanalizowali głazy powierzchniowe na Dimorphos,^[5] porównując je z planetoidami na innych asteroidach stert gruzu, w tym Itokawa, Ryugu i Bennu. Naukowcy odkryli, że głazy mają podobne cechy, co sugeruje, że wszystkie tego typu asteroidy tworzyły się i ewoluowały w podobny sposób. Zespół zauważył również, że „wydłużony charakter głazów wokół miejsca uderzenia DART sugeruje, że prawdopodobnie powstały one w wyniku obróbki uderzeniowej”.

Te najnowsze odkrycia dają solidniejszy obraz początków układu Didymos i pogłębiają wiedzę na temat powstawania takich ciał planetarnych. Dostarczają także nowych informacji na temat tego, dlaczego DART był tak skuteczny w zmianie orbity Dimorphos. jako Europejska Agencja Kosmicznamisja Hera (ESA) przygotowuje się do ponownej wizyty w miejscu kolizji DART w 2026 r. w celu dalszej analizy następstw pierwszego w historii testu obrony planetarnej. Badania te zapewniają serię testów tego, co odkryje Hera, oraz wnoszą wkład w obecne i przyszłe misje eksploracyjne jednocześnie wzmacniając zdolności obrony planetarnej.

W pięciu nowych artykułach Nature Communications zespół odpowiedzialny za udaną misję DART NASA rzuca nowe światło na strukturę i pochodzenie układu asteroid napotkanego w 2022 roku.

1. Geologia i ewolucja układu podwójnego planetoid bliskich Ziemi (65803) Didymos
2. Dowody na wielokrotną fragmentację i masowe zrzucanie głazów w układzie podwójnym planetoid gruzowych (65803) Didymos
3. Szybkie pękanie głazów w wyniku zmęczenia termicznego wykryte na kamienistych asteroidach
4. Nośność asteroidy (65803) Didymos oszacowana na podstawie śladów głazów
5. Właściwości mechaniczne asteroid gruzowych (Dimorphos, Itokawa, Ryugu i Bennu) poprzez analizę morfologiczną głazów powierzchniowych

Referencje:

1. „Geologia i ewolucja układu podwójnego asteroid bliskiej Ziemi (65803) Didymos”: Olivier Barnouin, Ronald-Louis Ballouz, Simone Marchi, Jean-Baptiste Vincent, Harrison Agrusa, Yun Zhang, Carolyn M. Ernst, Maurizio Pajola, Filippo Tusberti, Alice Lucchetti, R. Terik Daly, Eric Palmer, Kevin J. Walsh, Patrick Michel, Jessica M. Sunshine, Juan L. Rizos, Tony L. Farnham, Derek C. Richardson, Laura M. Parro, Naomi Murdoch, Colas Q. Robin, Masatoshi Hirabayashi, Tomas Kahout, Erik Asphaug, Sabina D. Raducan, Martin Jutzi, Fabio Ferrari, Pedro Henrique Aragao Hasselmann, Adriano CampoBagatin, Nancy L. Chabot, Jian-Yang Li, Andrew F. Cheng, Michael C. Nolan, Angela M. Stickle, Ozgur Karatekin, Elisabetta Dotto, Vincenzo Della Corte, Elena Mazzotta Epifani, Alessandro Rossi, Igor Gai, Jasinghege Don Prasanna Deshapriya, Ivano Bertini, Angelo Zinzi, Josep M. Trigo-Rodriguez, Joel Beccarelli, Stavro Lambrov Ivanovski, John Robert Brucato, Giovanni Poggiali, Giovanni Zanotti, Marilena Amoroso, Andrea Capannolo, Gabriele Cremonese, Massimo Dall’Ora, Simone Ieva, Gabriele Impresario, Michèle Lavagn, Dario Modenini, Pasquale Palumbo, Davide Perna, Simone Pirrotta, Paolo Tortora, Marco Zannoni i Andrew S. Rivkin, 30 lipca 2024 r., Komunikacja przyrodnicza.
   DOI: 10.1038/s41467-024-50146-x
2. „Dowody na wielofragmentację i zrzucanie masy głazów w układzie podwójnym asteroid gruzowych (65803) Didymos” autorstwa M. Pajola, F. Tusberti, A. Lucchetti, O. Barnouin, S. Cambioni, CM Ernst, E. Dotto , RT Daly, G. Poggiali, M. Hirabayashi, R. Nakano, E. Mazzotta Epifani, NL Chabot, V. Della Corte, A. Rivkin, H. Agrusa, Y. Zhang, L. Penasa, R.-L. Ballouz, S. Ivanovski, N. Murdoch, A. Rossi, C. Robin, S. Ieva, JB Vincent, F. Ferrari, SD Raducan, A. Campo-Bagatin, L. Parro, P. Benavidez, G. Tancredi, Ö. Karatekin, JM Trigo-Rodriguez, J. Sunshine, T. Farnham, E. Asphaug, JDP Deshapriya, PHA Hasselmann, J. Beccarelli, SR Schwartz, P. Abell, P. Michel, A. Cheng, JR Brucato, A. Zinzi , M. Amoroso, S. Pirrotta, G. Impresario, I. Bertini, A. Capannolo, S. Caporali, M. Ceresoli, G. Cremonese, M. Dall’Ora, I. Gai, L. Gomez Casajus, E. Gramigna, R. Lasagni Manghi, M. Lavagna, M. Lombardo, D. Modenini, P. Palumbo, D. Perna, P. Tortora, M. Zannoni i G. Zanotti, 30 lipca 2024 r., Komunikacja przyrodnicza.
   DOI: 10.1038/s41467-024-50148-9
3. „Szybkie pękanie głazów w wyniku zmęczenia cieplnego wykryte na kamienistych asteroidach” A. Lucchetti, S. Cambioni, R. Nakano, OS Barnouin, M. Pajola, L. Penasa, F. Tusberti, KT Ramesh, E. Dotto, CM Ernst, RT Daly, E. Mazzotta Epifani, M. Hirabayashi, L. Parro, G. Poggiali, A. Campo Bagatin, R.-L. Ballouz, NL Chabot, P. Michel, N. Murdoch, JB Vincent, Ö. Karatekin, AS Rivkin, JM Sunshine, T. Kohout, JDP Deshapriya, PHA Hasselmann, S. Ieva, J. Beccarelli, SL Ivanovski, A. Rossi, F. Ferrari, C. Rossi, SD Raducan, J. Steckloff, S. Schwartz, JR Brucato, M. Dall’Ora, A. Zinzi, AF Cheng, M. Amoroso, I. Bertini, A. Capannolo, S. Caporali, M. Ceresoli, G. Cremonese, V. Della Corte, I. Gai , L. Gomez Casajus, E. Gramigna, G. Impresario, R. Lasagni Manghi, M. Lavagna, M. Lombardo, D. Modenini, P. Palumbo, D. Perna, S. Pirrotta, P. Tortora, M. Zannoni i G. Zanotti, 30 lipca 2024 r., Komunikacja przyrodnicza.
   DOI: 10.1038/s41467-024-50145-y
4. „Nośność asteroidy (65803) Didymos oszacowana na podstawie śladów głazów” J. Bigot, P. Lombardo, N. Murdoch, DJ Scheeres, D. Vivet, Y. Zhang, J. Sunshine, JB Vincent, OS Barnouin, CM Ernst, RT Daly, C. Sunday, P. Michel, A. Campo-Bagatin, A. Lucchetti, M. Pajola, AS Rivkin i NL Chabot, 30 lipca 2024 r., Komunikacja przyrodnicza.
   DOI: 10.1038/s41467-024-50149-8
5. „Właściwości mechaniczne asteroid sterty gruzu (Dimorphos, Itokawa, Ryugu i Bennu) poprzez analizę morfologiczną głazów powierzchniowych” Colas Q. Robin, Alexia Duchene, Naomi Murdoch, Jean-Baptiste Vincent, Alice Lucchetti, Maurizio Pajola, Carolyn M. Ernst , R. Terik Daly, Olivier S. Barnouin, Sabina D. Raducan, Patrick Michel, Masatochi Hirabayashi, Alexander Stott, Gabriela Cuervo, Erica R. Jawin, Josep M. Trigo-Rodriguez, Laura M. Parro, Cecily Sunday, Damien Vivet , David Mimoun, Andrew S. Rivkin i Nancy L. Chabot, 30 lipca 2024 r., Komunikacja przyrodnicza.
   DOI: 10.1038/s41467-024-50147-w

APL zarządzała misją DART dla Biura Koordynacji Obrony Planetarnej NASA w ramach projektu Biura Programu Misji Planetarnych tej agencji. NASA zapewniła wsparcie misji z kilku ośrodków, w tym z Laboratorium Napędów Odrzutowych w południowej Kalifornii; Centrum Lotów Kosmicznych Goddarda w Greenbelt w stanie Maryland; Centrum Kosmiczne Johnsona w Houston; Centrum Badawcze Glenna w Cleveland; i Langley Research Center w Hampton w Wirginii.