Astrobiologie: Probe könnte Fragen zu den Ursprüngen von Wasser und Leben auf der Erde beantworten

OSIRIS-REx der NASA enthüllt weitere Geheimnisse von Asteroid Bennu

Die erste Asteroiden-Probenrückführungsmission der NASA weiß jetzt viel mehr über das Material, das sie in nur wenigen Wochen sammeln wird. In einer speziellen Sammlung von sechs Artikeln, die heute in den Fachzeitschriften Science and Science Advances veröffentlicht wurden , präsentieren Wissenschaftler der OSIRIS-REx-Mission neue Erkenntnisse über das Oberflächenmaterial, die geologischen Eigenschaften und die dynamische Geschichte des Asteroiden Bennu. Sie vermuten auch, dass die gelieferte Probe von Bennu anders sein könnte als alles, was wir in der Meteoritensammlung auf der Erde haben.

Diese Entdeckungen vervollständigen die wissenschaftlichen Anforderungen der OSIRIS-REx-Mission vor der Probenentnahme und bieten Einblicke in die Bennu-Probe, die Wissenschaftler für kommende Generationen untersuchen werden.

Eine der Arbeiten unter der Leitung von Amy Simon vom Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, Maryland, zeigt, dass kohlenstoffhaltiges organisches Material auf der Oberfläche des Asteroiden weit verbreitet ist, auch am Hauptprobenort der Mission, Nightingale, wo OSIRIS-REx tätig sein wird Der erste Probenentnahmeversuch wird am 20. Oktober durchgeführt. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass hydratisierte Mineralien und organisches Material wahrscheinlich in der gesammelten Probe vorhanden sein werden.

Die OSIRIS-REx-Mission der NASA erstellte diese Bilder unter Verwendung von Falschfarben-Rot-Grün-Blau-Kompositen (RGB) des Asteroiden Bennu. 
Eine 2D-Karte und Bilder von Raumfahrzeugen wurden einem Formmodell des Asteroiden überlagert, um diese Falschfarben-Verbundwerkstoffe zu erstellen. 
In diesen Verbundwerkstoffen sehen spektral durchschnittlich und blauer als das durchschnittliche Gelände blau aus, Oberflächen, die roter als der Durchschnitt sind, erscheinen rot. 
Hellgrüne Bereiche entsprechen den Vorkommen eines Minerals Pyroxen, das wahrscheinlich von einem anderen Asteroiden, Vesta, stammt. 
Schwarze Bereiche in der Nähe der Pole zeigen keine Daten an. 
Bildnachweis: NASA / Goddard / Universität von Arizona

Diese organische Substanz kann Kohlenstoff in einer Form enthalten, die häufig in der Biologie oder in mit der Biologie verbundenen Verbindungen vorkommt. Wissenschaftler planen detaillierte Experimente mit diesen organischen Molekülen und erwarten, dass die zurückgegebene Probe dazu beitragen wird, komplexe Fragen zu den Ursprüngen von Wasser und Leben auf der Erde zu beantworten.

„Die Fülle an kohlenstoffhaltigem Material ist ein wichtiger wissenschaftlicher Triumph für die Mission. Wir sind jetzt optimistisch, eine Probe mit organischem Material zu sammeln und zurückzugeben – ein zentrales Ziel der OSIRIS-REx-Mission “, sagte Dante Lauretta, Hauptforscher von OSIRIS-REx an der Universität von Arizona in Tucson.

Die Autoren der Spezialsammlung haben auch festgestellt, dass Carbonatmineralien einige der geologischen Merkmale des Asteroiden ausmachen. Carbonatmineralien fallen häufig aus hydrothermalen Systemen aus, die sowohl Wasser als auch Kohlendioxid enthalten. Einige Felsbrocken von Bennu haben helle Adern, die aus Karbonat zu bestehen scheinen – einige davon befinden sich in der Nähe des Nachtigallkraters, was bedeutet, dass in der zurückgegebenen Probe möglicherweise Karbonate vorhanden sind.

Die Untersuchung der auf Bennu gefundenen Karbonate wurde von Hannah Kaplan aus Goddard geleitet. Diese Ergebnisse haben es Wissenschaftlern ermöglicht zu theoretisieren, dass Bennus Eltern-Asteroid wahrscheinlich ein ausgedehntes hydrothermales System hatte, in dem Wasser mit Bennus Elternkörper interagierte und dessen Gestein veränderte. Obwohl der Elternkörper vor langer Zeit zerstört wurde, sehen wir Hinweise darauf, wie dieser wässrige Asteroid hier einst aussah – in seinen verbleibenden Fragmenten, aus denen Bennu besteht. Einige dieser Karbonatadern in Bennus Felsbrocken sind bis zu einigen Fuß lang und einige Zoll dick, was bestätigt, dass auf Bennus Elternkörper ein hydrothermales Wassersystem im Asteroidenmaßstab vorhanden war.

m Herbst 2019 hat das Raumschiff OSIRIS-REx der NASA dieses Bild aufgenommen, das einen der Felsbrocken des Asteroiden Bennu mit einer hellen Ader zeigt, die aus Karbonat zu bestehen scheint. 
Das Bild innerhalb des Kreises (unten rechts) zeigt eine fokussierte Ansicht der Vene. 
Bildnachweis: NASA / Goddard / Universität von Arizona

Wissenschaftler haben am Standort Nightingale eine weitere bemerkenswerte Entdeckung gemacht: Sein Regolith wurde erst kürzlich der rauen Weltraumumgebung ausgesetzt, was bedeutet, dass die Mission das unberührteste Material des Asteroiden sammeln und zurückgeben wird. Nightingale ist Teil einer Population junger, spektral roter Krater, die in einer Studie von Dani DellaGiustina an der Universität von Arizona identifiziert wurden. Bennus „Farben“ (Variationen in der Steigung des Spektrums der sichtbaren Wellenlänge) sind viel vielfältiger als ursprünglich angenommen. Diese Vielfalt resultiert aus einer Kombination verschiedener Materialien, die von Bennus Elternkörper geerbt wurden, und unterschiedlicher Dauer der Exposition gegenüber der Weltraumumgebung.

Die Ergebnisse dieses Papiers sind ein wichtiger Meilenstein in einer laufenden Debatte in der planetaren Wissenschaftsgemeinschaft – wie sich primitive Asteroiden wie Bennu spektral verändern, wenn sie „Weltraumverwitterungsprozessen“ wie dem Beschuss durch kosmische Strahlung und Sonnenwind ausgesetzt sind. Während Bennu mit bloßem Auge ziemlich schwarz erscheint, veranschaulichen die Autoren die Vielfalt von Bennus Oberfläche anhand von Falschfarben-Renderings von multispektralen Daten, die von der MapCam-Kamera erfasst wurden. Das frischeste Material auf Bennu, wie das am Nightingale-Standort gefundene, ist spektral roter als der Durchschnitt und erscheint daher in diesen Bildern rot. Das Oberflächenmaterial färbt sich lebhaft blau, wenn es über einen längeren Zeitraum der Weltraumverwitterung ausgesetzt war. Da das Oberflächenmaterial über lange Zeiträume weiter wetterbeständig ist, wird es letztendlich über alle Wellenlängen heller.

Das Papier von DellaGiustina et al. unterscheidet auch zwei Haupttypen von Felsbrocken auf Bennus Oberfläche: dunkel und rau und (seltener) hell und glatt. Die verschiedenen Typen können sich in verschiedenen Tiefen im Eltern-Asteroiden von Bennu gebildet haben.

Die Bouldertypen unterscheiden sich nicht nur optisch, sie haben auch ihre eigenen einzigartigen physikalischen Eigenschaften. Das von Ben Rozitis von The Open University in Großbritannien geleitete Papier zeigt, dass die dunklen Felsbrocken schwächer und poröser sind, während die hellen Felsbrocken stärker und weniger porös sind. Die hellen Felsbrocken beherbergen auch die von Kaplan und der Besatzung identifizierten Karbonate, was darauf hindeutet, dass die Ausfällung von Karbonatmineralien in Rissen und Porenräumen für ihre erhöhte Festigkeit verantwortlich sein könnte.

Beide Felsbrocktypen sind jedoch schwächer als von Wissenschaftlern erwartet. Rozitis und Kollegen vermuten, dass Bennus dunkle Felsbrocken (der schwächere, porösere und häufigere Typ) die Reise durch die Erdatmosphäre nicht überleben würden. Es ist daher wahrscheinlich, dass die zurückgegebenen Proben des Asteroiden Bennu ein fehlendes Glied für Wissenschaftler darstellen, da diese Art von Material derzeit nicht in Meteoritensammlungen vertreten ist.

Bennu ist ein rautenförmiger Trümmerhaufen, der im Weltraum schwebt, aber es steckt mehr dahinter, als man denkt. Daten, die mit dem OSIRIS-REx Laser-Höhenmesser (OLA) – einem wissenschaftlichen Instrument der kanadischen Weltraumbehörde – erhalten wurden, haben es dem Missionsteam ermöglicht, ein digitales 3D-Geländemodell des Asteroiden zu entwickeln, das bei einer Auflösung von 20 cm im Detail und beispiellos ist Richtigkeit. In diesem Artikel unter der Leitung von Michael Daly von der York University erklären Wissenschaftler, wie eine detaillierte Analyse der Form des Asteroiden kammartige Hügel auf Bennu enthüllte, die sich von Pol zu Pol erstrecken, aber so subtil sind, dass sie vom Menschen leicht übersehen werden können Auge. Ihre Anwesenheit wurde bereits angedeutet, aber ihre volle Ausdehnung von Pol zu Pol wurde erst deutlich, als die nördliche und südliche Hemisphäre in den OLA-Daten zum Vergleich aufgeteilt wurden.

Das digitale Geländemodell zeigt auch, dass Bennus nördliche und südliche Hemisphäre unterschiedliche Formen haben. Die südliche Hemisphäre scheint glatter und runder zu sein, was nach Ansicht der Wissenschaftler darauf zurückzuführen ist, dass loses Material von den zahlreichen großen Felsblöcken der Region eingeschlossen wird.

Ein weiteres Papier in der Spezialsammlung unter der Leitung von Daniel Scheeres von der University of Colorado Boulder untersucht das Schwerefeld von Bennu, das durch Verfolgung der Flugbahnen des OSIRIS-REx-Raumfahrzeugs und der Partikel, die auf natürliche Weise von Bennus Oberfläche ausgestoßen werden, bestimmt wurde. Die Verwendung von Partikeln als Schwerkraftsonden ist zufällig. Vor der Entdeckung des Partikelausstoßes auf Bennu im Jahr 2019 war das Team besorgt darüber, das Schwerefeld nur unter Verwendung von Tracking-Daten von Raumfahrzeugen auf die erforderliche Genauigkeit abzubilden. Die natürliche Versorgung mit Dutzenden von Mini-Schwerkraftsonden ermöglichte es dem Team, ihre Anforderungen bei weitem zu übertreffen und beispiellose Einblicke in das Innere der Asteroiden zu gewinnen.

Das rekonstruierte Schwerefeld zeigt, dass das Innere von Bennu nicht einheitlich ist. Stattdessen befinden sich im Asteroiden Taschen aus Material mit höherer und niedrigerer Dichte. Es ist, als ob sich in der Mitte eine Leere befindet, in die ein paar Fußballfelder passen könnten. Darüber hinaus ist die Ausbuchtung an Bennus Äquator zu gering, was darauf hindeutet, dass Bennus Rotation dieses Material loftet.

Alle sechs Veröffentlichungen in der Spezialsammlung verwenden globale und lokale Datensätze, die von der Raumsonde OSIRIS-REx von Februar bis Oktober 2019 gesammelt wurden. Die Spezialsammlung unterstreicht, dass Probenrückführungsmissionen wie OSIRIS-REx für ein umfassendes Verständnis der Geschichte und Entwicklung unserer Sonnensystem.

Die Mission ist weniger als zwei Wochen von ihrem größten Ziel entfernt – ein Stück eines makellosen, hydratisierten, kohlenstoffreichen Asteroiden zu sammeln. OSIRIS-REx wird Bennu im Jahr 2021 verlassen und die Probe am 24. September 2023 an die Erde liefern.

Das Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, Maryland, bietet das gesamte Missionsmanagement, Systemtechnik sowie die Sicherheit und Missionssicherung für OSIRIS-REx. Dante Lauretta von der University of Arizona, Tucson, ist der Hauptforscher, und die University of Arizona leitet auch das Wissenschaftsteam und die Planung und Datenverarbeitung für wissenschaftliche Beobachtungen der Mission. Lockheed Martin Space in Denver baute das Raumschiff und bietet Flugbetrieb. Goddard und KinetX Aerospace sind für die Navigation des OSIRIS-REx-Raumfahrzeugs verantwortlich. OSIRIS-REx ist die dritte Mission im New Frontiers Program der NASA, das vom Marshall Space Flight Center der NASA in Huntsville, Alabama, für das Science Mission Directorate der Agentur in Washington verwaltet wird.

Quelle: https://www.asteroidmission.org/?latest-news=nasas-osiris-rex-unlocks-more-secrets-from-asteroid-bennu

BepiColombo: Das wichtigste zum Venus FlyBy – Erste „Mertis“ Messungen ab 13.10

Die Venus ist zwar nicht das Ziel der Forschungssonde „BepiColombo“. Doch sie fliegt am 15. Oktober in nur 10.000 Kilometer Entfernung an diesem Planeten vorbei.

„Ein bisschen Science im Vorbeiflug“ sei das, sagt Johannes Benkhoff vom Esa-Forschungszentrum ESTEC im niederländischen Noordwijk. Er ist Projektwissenschaftler der Merkurmission.

Datum15. Oktober 2020
Nächster Ansatz03:58 UTC
Minimale Höhe10720
Betriebszeitca. 2 Tage vor und 2 nach dem nächsten Anflug
Nutzlasten betriebenMMO : MPPE, MGF, PWI
MPO : ISA, MERTIS, MGNS, MEHR, MPO-MAG, PHEBUS, SERENA, SIXS, BERM
MTM : MCAM2 / 3 

Während des Vorbeiflugs sind mehrere Instrumente und Sensoren an den beiden Wissenschaftsorbitern, aus denen die Mission besteht – dem Mercury Planetary Orbiter (MPO) und dem Mercury Magnetospheric Orbiter (Mio) – eingeschaltet.

Das Mercury Transfer Module (MTM) bietet zwei Möglichkeiten, Venus mit zwei seiner Überwachungskameras oder M-CAMs vor, während und kurz nach dem nächsten Anflug aufzunehmen.

Phosphin in der Venus-Atmosphäre?

Mit an Bord: Das DLR-Spektrometer „Mertis“. ,Mertis‘ ist für den Merkur konzipiert“, sagt Benkhoff, „aber wenn wir es beim Vorbeiflug an der Venus nutzen, dann schaut es sich eben die Wolkendecke an.“

Mithilfe von „Mertis“ könnte die Existenz von Phosphin in der Venusatmosphäre bestätigt werden. Auf der Erde entsteht diese Substanz fast ausschließlich bei organischen Prozessen.

BepiColombo hat eine geringe Chance, das Gas in einem Vorbeiflug im Oktober zu erkennen, und eine bessere Chance im nächsten August mit seinem Infrarotinstrument.

„Wie lange würde es dauern, bis Sie wissen, ob Sie den Nachweis von Phosphin in der Atmosphäre der Venus überprüfen können“
„Obwohl es äußerst schwierig sein wird, eine solche Messung durchzuführen.
Es wird auch eine Weile dauern, um die Daten zu analysieren, Wochen oder vielleicht Monate!“

Die Experimente auf „BepiColombo“ werden zwei Tage vor und zwei Tage nach der größten Annäherung an die Venus am kommenden Donnerstag, 15. Oktober, eingeschaltet sein.

Es geht um die Temperatur und die Dichte der dicken Venusatmosphäre, um die chemische Zusammensetzung und das Magnetfeld in der Umgebung des Planeten. Manche dieser Phänomene wurden zuletzt von der russischen Sonde Venera 15 gemessen – vor fast vierzig Jahren!

Jörn Helbert, of the German Aerospace Centre (DLR), a co-principle investigator of MERTIS. 
Venus-FlyBy: Frühstens an Dienstag nimmt das Instrument „Mertis“ den Wissenschaftlichen Betrieb auf.

Schwarz-Weiß Bilder der Venus

Erst kurz vor Fertigstellung der Sonde war den Ingenieuren eingefallen, dass sie ja das Venusrendezvous vielleicht mit Kameras filmen könnten, die auf dem Transfermodul befestigt wären. So wurden dort schnell noch einige Schwarz-Weiß-Kameras eingebaut.


DER VORBEIFLUG AN DER ERDE

BESSER ALS ERWARTET

Zum Beispiel gelang es dem Quecksilberradiometer und dem thermischen Infrarotspektrometer (MERTIS), einem neuartigen Instrument zur Untersuchung der Oberflächenzusammensetzung von Himmelsobjekten, Messungen des Mondes während des Vorbeiflugs auf der Erde durchzuführen. Die Oberfläche des Mondes ist jedoch viel kälter als die Oberfläche von Merkur, was die Beobachtungen besonders schwierig machte.

Die ersten Messungen der Mondoberfläche im thermischen Infrarotspektrum, die mit dem Mercury Radiometer und dem Thermal Infrared Spectrometer (MERTIS) an Bord der europäischen / japanischen BepiColombo-Mission durchgeführt wurden. 
Bildnachweis: DLR und Westfälische Wilhelms Universität Münster

“ Wir haben uns etwas angesehen, das am heißesten etwa 100 ° C haben kann, während wir MERTIS dazu gebracht haben, Quecksilber zu untersuchen, das über 400 ° C haben kann „, sagt Jörn Helbert vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), einem Co-Mitarbeiter Hauptermittler von MERTIS. “ Außerdem werden wir Merkur aus einer Entfernung von weniger als 1000 km betrachten, während der Mond während des Vorbeiflugs 700 000 km entfernt war. „

Darüber hinaus betrachtete MERTIS den Mond über seinen Nebenhafen und nicht über den Haupthafen, der derzeit vom MTM abgedeckt wird. Trotzdem hat das Instrument einen eindeutigen Datensatz erfasst.

“ Niemand hat den Mond zuvor in diesem Spektralbereich vom Weltraum aus beobachtet“, sagt Jörn. „Es ist der erste Datensatz dieser Art und mindestens so gut, wie wir es uns erhofft hatten. „

NÄCHSTER HALT VENUS

Die Ergebnisse sind ermutigend für die bevorstehenden zwei Vorbeiflüge der Venus, eines Planeten, der seit dem Ende der Venus Express-Mission im Jahr 2015 nicht mehr von einem europäischen Raumschiff besucht wurde und derzeit nur von einer japanischen Mission namens Akatsuki umkreist wird.

BepiColombo bei der Venus. Bildnachweis: ESA / ATG medialab

“ Jetzt, da wir wissen, wozu dieses innovative Instrument in der Lage ist, können wir uns darauf konzentrieren, während der beiden Vorbeiflüge der Venus so viel wie möglich herauszuholen „, sagt Johannes. “ Gleiches gilt für die anderen Instrumente. Dadurch können wir das wissenschaftliche Potenzial der gesamten Mission auf eine Weise maximieren, die wir bei der Entwicklung nicht unbedingt vorausgesehen haben. „

BepiColombo wird am 15. Oktober zum ersten Mal in einer Entfernung von etwa 10 630 km an der Venus vorbeifahren. Der zweite Vorbeiflug des Raumschiffs auf dem Planeten im August 2021 wird ihn etwa 550 km von der Venusoberfläche entfernt näher bringen als die Umlaufbahn von Akatsuki.

“ Es gibt Instrumente, darunter MERTIS und das Ultraviolett-Spektroskop PHEBUS, mit denen Messungen an der Venus durchgeführt werden können, die wir mit keiner früheren Mission durchführen konnten „, sagt Jörn. “ Wir werden in der Lage sein, viele Daten über die dichte Atmosphäre der Venus zu erhalten, die denen der sowjetischen Missionen Venera 15 und 16 in den 1980er Jahren ähneln werden. Dies wird einen einzigartigen Vergleich liefern. „

Ich freue mich sehr auf den Venus-Fly-By. Mal schauen was und BepiColompo über die Venus erzählt. Auch wenn die Chance aufgrund der Entfernung gering ist Phosphin nachzuweisen könnten aktuelle Messergebnisse eine Venus-Mission neue anreize geben. Eine gute Chance Phosphin nachzuweisen wird wohl der 10 August 2021 beim nächsten Venus-FlyBy aus 552 km Entfernung sein. Aber die erste Chanche für eine Messung aus 10.000 Km Entfernung ist ja auch nicht schlecht. Hey, man hat zwei Versuche – das ist doch was gutes.

Christian Dauck