Spojrzenia na asteroidy docelowe Heras inspirują nową naukę
W miarę jak misja ESA Hera, mająca na celu obronę planetarną, kończy swoje testy przed startem, jej docelowe asteroidy stają się maleńkimi światami. Specjalne wydanie Nature Communications opublikowane w tym tygodniu przedstawia badania asteroidy Didymos i jej księżyca Dimorphos, w oparciu o około pięć i pół minuty materiału filmowego z bliskiej odległości zwróconego przez sondę kosmiczną DART NASA przed uderzeniem w to drugie ciało - wraz z obrazami po uderzeniu z LICIACube Włoskiej Agencji Kosmicznej.
Pierwszy test obrony planetarnej
W dniu 26 września 2022 r. około półtonowa sonda kosmiczna DART (Double Asteroid Redirect Test) NASA uderzyła w pokrytą głazami asteroidę Dimorphos z prędkością 6,1 km/s.
Pierwszy eksperyment ludzkości w kinetycznej metodzie uderzeniowego odchylania asteroid zakończył się sukcesem w zaskakującym stopniu: orbita Dimorphos wokół Didymos została skrócona o ponad pół godziny - w górnej granicy przewidywań - obserwowana zarówno z Ziemi, jak i z towarzyszącego DART LICIACube.
Naukowcy wciąż nie są pewni, dlaczego zderzenie nastąpiło w taki, a nie inny sposób, więc zajęli się badaniem wszystkich dostępnych danych, aby lepiej zrozumieć proces uderzenia kinetycznego w obronie planetarnej, a także podstawową naturę asteroid.
Obrazy z kamery DART DRACO i LICIACube stanowią jedno z najważniejszych źródeł danych - do czasu, gdy misja ESA Hera, która wystartuje w październiku tego roku, dotrze do Didymos w celu przeprowadzenia własnych badań z bliska pod koniec 2026 roku, aby wypełnić pozostałe luki w informacjach i zapewnić pełny obraz uderzenia DART.
"Ilość wiedzy zdobytej dzięki kilku minutom zdjęć zwróconych przez DART i LICIACube okazała się niezwykła", zauważa główny badacz Hera Patrick Michel, dyrektor ds. badań w CNRS w Observatoire de la Côte d'Azur, "Te zdjęcia przyczyniły się do opublikowania ponad 80 artykułów naukowych do tej pory!"
Międzynarodowe wysiłki naukowe
Prace opublikowane w tym tygodniu w Nature Communications były wynikiem współpracy między Johns Hopkins Applied Physics Laboratory (APL) w Maryland, USA - które opracowało i prowadziło DART dla NASA - wraz z kilkoma europejskimi instytucjami badawczymi, w tym włoskim National Institute for Astrophysics, INAF i francuskim Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace, ISAE-Supaero, będącym częścią Uniwersytetu w Tuluzie.
Dzięki skrupulatnej analizie zdjęć DART i LICIACube, pięć artykułów przedstawia kluczowe cechy powierzchni obu ciał, aby dokonać różnych ustaleń dotyczących natury i prawdopodobnego pochodzenia pary asteroid.
Jeden z artykułów kierowanych przez APL wykorzystuje te dane do modelowania wieku i pochodzenia obu ciał: asteroida Dimorphos o wielkości góry ma wiek powierzchni 40-130 razy starszy niż jej księżyc Dimorphos o wielkości Wielkiej Piramidy, przy czym pierwszy szacuje się na 12,5 miliona lat, co odpowiada średniemu okresowi życia obiektów bliskich Ziemi, a drugi ma mniej niż 300 000 lat (co czyni go mniej więcej w tym samym wieku co Homo sapiens na Ziemi).
Sugeruje to, że Dimorphos powstał bardzo niedawno w historii systemu asteroid, chyba że nastąpiło ponowne wypłynięcie na powierzchnię, które wymazało poprzednie kratery i zresetowało zegar używany do oszacowania jego wieku.
Porównanie topografii i rozmieszczenia głazów na dwóch asteroidach sugeruje, że Dimorphos został utworzony przez Didymos - który jest najszybciej wirującą asteroidą odwiedzoną przez ludzkość - przechodzącą "masowe wyrzucanie" materiału w przestrzeń kosmiczną. Mapowanie pokazuje, że podczas gdy Didymos jest skalisty na wyższych wysokościach, jest gładszy w okolicach równika, skąd nastąpiłoby zrzucanie materiału.
Maurizio Pajola z INAF i współautorzy poprowadzili artykuł porównujący kształty i rozmiary różnych głazów oraz ich rozmieszczenie na powierzchniach obu asteroid. Ustalili oni, że cechy fizyczne Dimorphos wskazują, że formował się on etapami, prawdopodobnie z materiału odziedziczonego po macierzystej asteroidzie Didymos - co jest zgodne z wnioskami z poprzedniej pracy.
Coś porusza się na powierzchni
Alice Lucchetti, również z INAF, i współpracownicy odkryli, że zmęczenie termiczne - stopniowe osłabianie i pękanie materiału spowodowane wysoką temperaturą - może szybko rozbijać głazy na powierzchni Dimorphos, szybciej generując bardzo drobny pył powierzchniowy i zmieniając właściwości fizyczne asteroid takich jak Didymos, niż wcześniej sądzono.
W artykule prowadzonym przez dwie studentki studiów magisterskich z inżynierii lotniczej i kosmicznej - Jeanne Bigot i Pauline Lombardo z ISAE-SUPAERO pod nadzorem badaczki Naomi Murdoch i współpracowników - prześledzono ślady pozostawione przez głazy poruszane grawitacyjnie w kierunku równika, aby ustalić, że nośność Didymos - zdolność jej powierzchni do przenoszenia przyłożonych obciążeń - jest co najmniej 1000 razy mniejsza niż w przypadku suchego piasku na Ziemi lub gleby księżycowej. Jest to uważane za ważny parametr dla zrozumienia i przewidywania reakcji powierzchni, w tym dla celów lądowania na asteroidzie.
Tak niską wytrzymałość powierzchni stwierdzono również w przypadku dwóch ostatnich asteroid bliskich Ziemi odwiedzonych przez sondy kosmiczne, Bennu i Ryugu, odpowiednio przez misję OSIRIS-REx NASA i Hayabusa2 JAXA. Stawia to pytanie, czy niska wytrzymałość powierzchni jest powszechną cechą małych asteroid. Ostatecznie inne misje musiałyby wejść z nimi w interakcję, aby ustalić, czy w rzeczywistości mają one różne właściwości mechaniczne, czy też faktycznie dzielą tę wspólną słabość. Odpowiedź na to pytanie ma poważne implikacje dla obrony planetarnej.
Colas Robin i Alexia Duchene, dwoje doktorantów z ISAE-SUPAERO również nadzorowanych przez badaczkę Naomi Murdoch, i współautorzy przeanalizowali szczegółowe kształty głazów powierzchniowych na Dimorphos, porównując je z tymi na innych małych asteroidach gruzowych badanych przez statki kosmiczne: Itokawa, Ryugu i Bennu. Naukowcy odkryli, że głazy mają podobne cechy, co sugeruje, że wszystkie te typy asteroid uformowały się i ewoluowały w podobny sposób. Zespół zauważył również, że "wydłużona natura głazów wokół miejsca uderzenia DART sugeruje, że prawdopodobnie powstały one w wyniku obróbki uderzeniowej".
Członek zespołu DART i Hera, Naomi Murdoch, wyjaśnia: ""Wysiłki związane z obroną planetarną w dużej mierze opierają się na zrozumieniu właściwości fizycznych asteroid. W tych pięciu artykułach wykorzystaliśmy zdjęcia z misji DART, w połączeniu z różnymi metodologiami, aby dostarczyć istotnych informacji na temat materiału powierzchniowego i wytrzymałości tych asteroid, zwiększając naszą zdolność do ochrony Ziemi przed potencjalnymi zagrożeniami, jednocześnie odkrywając historię i ewolucję Didymos i Dimorphos"."
2026: data przybycia sondy Hera
Po dotarciu do systemu Didymos pod koniec 2026 roku, Hera wykona zbliżenie Dimorphos po uderzeniu, jednocześnie pozyskując dane na temat Didymos. Statek kosmiczny wypuści również parę CubeSatów wielkości pudełka po butach w celu przeprowadzenia dodatkowych obserwacji, w tym pierwszego badania radarowego w obrębie asteroidy. Hera umożliwi zatem przeprowadzenie ulepszonych wersji analiz przeprowadzonych w tych artykułach
Patrick Michel komentuje: "Hera dokumentuje w pełni wszystkie wymagane charakterystyki układu podwójnego, jak również wynik zderzenia DART. Tak więc Hera i DART razem dostarczą pierwszy w pełni udokumentowany test ugięcia asteroidy. Ma to fundamentalne znaczenie dla walidacji numerycznych modeli zderzeń w rzeczywistej skali asteroidy i ich zastosowania w innych scenariuszach, a także dla oceny skuteczności techniki impaktora kinetycznego."
Misja jest wspierana przez międzynarodowe naukowe grupy robocze Hera.
Hera kończy obecnie kampanię testową w Centrum Testowym ESA ESTEC w Holandii, przygotowując się do transportu na Przylądek Canaveral na początku września w celu wystrzelenia przez SpaceX Falcon 9 w następnym miesiącu.
Polubiłeś już tę stronę, możesz ją polubić tylko raz!
Dziękujemy, że przeczytałaś/eś artykuł! Obserwuj nas w Wiadomościach Google.
