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.

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.

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