Bennu

NASA的OSIRIS-REx航天器抵达小行星Bennu不久后，该任务的科学团队意外发现，这颗小行星可能是活跃的，或持续向太空发射粒子。正在对Bennu的研究及其最终将返回地球的样本可能会阐明这种有趣现象为何发生的原因。 1月6日，在航天器进入其Bennu的第一个轨道一周后，OSIRIS-REx探测器的导航摄像机拍摄到的图像中，首次观察到了粒子喷射事件。乍一看，这些粒子似乎是小行星背后的恒星发射的，但仔细观察后，研究小组意识到，这颗小行星正在从其表面喷出物质。在得出这些粒子不会危及航天器安全的结论后，任务小组开始了专门的观测，以便全面记录这些活动。 “在Bennu的许多惊喜中，粒子的喷射激发了我们的好奇心，我们在过去的几个月中一直在研究这个谜团。”图森亚利桑那大学OSIRIS-REx首席研究员丹特·劳雷塔塔（DanteLauretta）说，“这是一个扩展我们对小行星如何运行知识的绝佳机会。” 在研究了观测结果后，任务小组在12月6日发表的《科学》杂志上发表了他们的发现。该研究小组观察了1月6日、19日和2月11日发生的三次最大的粒子喷发事件，并得出结论说这些事件起源于Bennu表面的不同位置。第一个事件起源于南半球，第二个和第三个事件发生在赤道附近。所有这三件事都发生在Bennu的傍晚。 研究小组发现，这些粒子从小行星表面弹射出来后，要么短暂地绕着Bennu旋转，然后落回其表面，要么从Bennu逃逸进入太空。观测到的粒子以每秒10英尺(3米)的速度移动，大小从小于1英寸到4英寸(10厘米)不等。在1月6日发生的最大规模的活动中，航天器大约观察到了200个粒子。 这张1月6日小行星Bennu从其表面喷射粒子的照片是由NASA的OSIRIS-REx上的NavCam1成像仪拍摄的两张图像合成的:一张短曝光图像(1.4ms)，清晰地显示了小行星，另一张长曝光图像(5秒)，清晰地显示了粒子。照片还应用了其他图像处理技术，例如裁剪和调整每个图层的亮度和对比度。 来源：NASA/Goddard/UniversityofArizona/LockheedMartin 研究小组研究了各种可能导致喷射事件的机理，并将候选范围缩小到三个:流星撞击、热应力破裂和水蒸气释放。 流星撞击在Bennu的深空附近很常见，这些小块的太空岩石可能会撞击到Bennu，而OSIRIS-REx无法观测到，并以其撞击的动量晃动松散的颗粒 这个动画演示了1月19日从Bennu表面喷射出的粒子的建模轨迹。从小行星表面喷出后，这些粒子要么短暂地围绕着Bennu旋转，然后落回其表面，要么从Bennu逃逸进入太空。 来源：NASA/Goddard/UniversityofArizona/Lauretta&Hergenrotheretal.,Science10.1126 研究小组还认为，热应力破裂是另一种合理的解释。Bennu的表面温度在其4.3小时的旋转周期内变化剧烈。尽管夜晚的时候非常寒冷，但小行星的表面在下午显著变暖，这是三个主要事件发生的时间。由于温度的变化，岩石可能开始破裂，最终粒子可能从表面喷射出来。这个循环被称为热应力破裂。 水蒸气释放也可以解释小行星的活动。当Bennu的锁水粘土被加热时，水会开始释放并产生压力。当压力在岩石的裂缝和孔洞中积聚时，吸收的水分就会被释放出来，表面就会被搅动，导致颗粒喷发。 但大自然不会总是能够简单的解释。“可能不止一种可能的机制在起作用，”论文作者之一、NASA帕萨迪纳喷气推进实验室高级研究科学家史蒂夫·切斯利(SteveChesley)说。“例如，热应力破裂可以将彗星表面切割成小块，使流星撞击更容易将小块卵石送入太空。” 如果热应力破裂、流星撞击，或者两者兼有之，那么这种现象很可能发生在所有的小小行星上，因为它们都经历过这些机制。然而，如果水蒸气释放是这些喷射事件的原因，那么这种现象将特定于含有含水矿物的小行星，例如Bennu。 Bennu的活动提供了一次收集样品并返回地球进行研究更大的机会。许多喷射出的粒子足够小，足以被航天器的采样装置收集，这意味着返回的样本可能包含一些被喷射出并返回到本努表面的物质。确定特定的粒子已被弹出并返回Bennu可能是一项科学壮举，类似于在大海捞针中找到针头。然而，从本努返回地球的物质几乎可以肯定会增进我们对小行星及其异同方式的理解，即使粒子喷射现象仍然是个谜，我们也会以数据和进一步研究的材料的形式带回这些线索。 样品采集计划于2020年夏季进行，样品将于2023年9月送达地球。 NASA位于马里兰州格林贝尔特的戈达德太空飞行中心为OSIRIS-REx提供全面的任务管理、系统工程以及安全和任务保障。位于图森市的亚利桑那大学的丹蒂·洛雷塔(DanteLauretta)是首席研究员，亚利桑那大学还领导着科学团队和该团队的科学观测计划和数据处理。位于丹佛的洛克希德·马丁太空公司制造了这艘宇宙飞船，并提供飞行操作。Goddard和KinetXAerospace负责OSIRIS-REx航天器的导航。OSIRIS-REx是NASA新边界计划的第三项任务，该项目由位于阿拉巴马州亨茨维尔的NASA马歇尔航天飞行中心管理，隶属于该机构在华盛顿的科学任务委员会。 来源： https://www.nasa.gov/feature/goddard/2019/osiris-rex-explains-bennus-mysterious-particles

NASA的OSIRIS-REx航天器将于2023年将近地小行星贝努（Bennu）的样本返回地球。最近该航天器对小行星表面爆发的粒子羽流（particle plumes）进行了第一次近距离观测。Bennu表面比预期更加粗糙，崎岖的地形挑战任务团队改变其飞行及样品采集计划。 小行星Bennu在1月19日从其表面喷射粒子的视图是通过组合NASA的OSIRIS-REx航天器上的NavCam 1成像仪拍摄的两张图像创建的：短曝光图像（1.4毫秒）清晰显示小行星，长曝光图像（5秒）清晰显示颗粒。此图还应用了其他图像处理技术，例如裁剪和调整每层的亮度和对比度。 Credit: NASA/Goddard/University of Arizona/Lockheed Martin Bennu是NASA的OSIRIS-REx航天器（Origins, Spectral Interpretation, Resource Identification, Security, Regolith Explorer，即太阳系起源、光谱解析、资源识别、安全保障、小行星风化层探索者）任务的目标，该任务于12月31日开始围绕Bennu运行，轨道高度仅略高于帝国大厦。Bennu可能含有从我们太阳系一开始就存在的原始材料。 [rml_read_more] “羽流的发现是我科学事业中最大的惊喜之一，”亚利桑那大学（位于图森）OSIRIS-REx首席研究员Dante Lauretta说，“崎岖的地形违背了我们所有的预测。Bennu已经让我们感到惊讶，而令人兴奋的旅程才刚刚开始。“ 在1月6日发现粒子羽流后不久，任务科学小组增加了观测频率，在接下来的两个月内检测到了额外的粒子羽流，也称为“喷射事件”。尽管许多粒子都是从Bennu中喷射出来的，但该团队还是在返回小行星表面之前追踪了一些绕行Bennu的粒子。 OSIRIS-REx团队最初发现图像中的粒子喷射事件时，航天器正在距离Bennu约1.61公里的轨道上。在进行安全评估后，任务小组得出结论，粒子不会对航天器造成危险。该团队在继续分析粒子喷射事件及其可能的原因。 “OSIRIS-REx近三个月对Bennu的近距离调查提醒我们：发现是关于惊奇、敏捷的思维、和灵活性。” 华盛顿NASA总部行星科学部代理主任Lori Glaze说，“我们研究像Bennu这样的小行星来了解太阳系的起源。 OSIRIS-REx的样本将帮助我们回答一些大问题，关于我们来自哪里。“ OSIRIS-REx于2016年发射，开始探索Bennu，使Bennu成为有史以来被航天器绕行的最小天体。研究Bennu将使研究人员能够更多地了解我们太阳系的起源、地球上水和有机分子的来源、近地空间的资源、以及我们对可能影响地球的小行星的理解。 这张图像显示的是小行星Bennu的南半球和太空的视图，展示了Bennu表面上巨石的数量和分布。该图像于3月7日由NASA的OSIRIS-REx航天器上的PolyCam相机从大约5公里的距离获得。位于图像中心下方的浅色大型巨石宽约7.4米，大约是篮球场宽度的一半。 Credit: NASA/Goddard/University of Arizona OSIRIS-REx团队也没有预料到Bennu表面上巨石的数量和大小。从基于地球的观测结果来看，预期的表面应该总体比较光滑，并伴有一些巨石。然而发现却是，Bennu的整个表面都是粗糙而密集的巨石。 高于预期的巨石密度意味着需要调整任务的样本采集计划，也称为Touch-and-Go（是”采了就走“的意思，简称TAG）。最初的任务设计基于一个无风险的样本站点，半径为25米。然而，由于地形意外崎岖，该团队无法在Bennu表面识别出那么大的地方，航天器已经开始识别半径小得多的候选站点。 较小的样本采集站点和较大数量的巨石将要求航天器在下降到地面时比原计划更准确。任务团队正在开发一种更新的方法（名为Bullseye TAG）以准确定位较小的样本站点。 “在整个OSIRIS-REx在Bennu附近的运营中，航天器和运营团队已经证明我们可以达到超出设计要求的系统性能，”NASA戈达德太空飞行中心（位于马里兰州格林贝尔特）的OSIRIS-REx项目经理Rich Burns说，“Bennu向我们提出了应对其崎岖地形的挑战，我们相信OSIRIS-REx可以胜任这项任务。” 最开始“少巨石”的估计来源于对Bennu基于地球的热惯性（thermal inertia，或其传导和储存热量的能力）观测以及雷达测量的其表面粗糙度。现在，OSIRIS-REx已揭示Bennu的表面，证明之前对光滑表面的期望是错误的。这表明用于解释先前数据的计算机模型不能充分预测小型岩石小行星的表面性质。该团队正在使用Bennu的数据修改这些模型。 自航天器抵达Bennu以来，OSIRIS-REx科学团队在三个月内有许多其他发现，其中一些发表在于3月19日星期二在休斯敦举行的第50届月球和行星会议（Lunar and Planetary Conference）上以及《自然》特别收集的论文中。 由于所谓的Yarkovsky-O’Keefe-Radzievskii-Paddack（YORP）效应，该团队直接观测到Bennu旋转速率的变化。 Bennu在阳光下旋转时，不均匀的加热和冷却导致它旋转速度变大。于是，Bennu的自转周期每100年减少约一秒。另外，两个航天器的仪器，MapCam彩色成像仪和OSIRIS-REx热发射光谱仪（OTES）已经在Bennu的表面上检测到磁铁矿（magnetite），这支持了早期发现，表明岩石与液态水在Bennu母体上的相互作用。 戈达德太空飞行中心为OSIRIS-REx提供整体任务管理、系统工程以及安全和任务保障。亚利桑那大学图森分校的Dante Lauretta是首席研究员，亚利桑那大学也领导着科学团队、科学观察计划和数据处理任务。丹佛的洛克希德•马丁太空公司建造了航天器并提供飞行操作。戈达德和KinetX航空航天公司负责导航OSIRIS-REx航天器。OSIRIS-REx是NASA新疆界计划（New Frontiers Program）的第三个任务，该计划由NASA的马歇尔太空飞行中心（位于阿拉巴马州亨茨维尔）负责管理该机构在华盛顿的科学任务理事会。 参见： [1]https://www.asteroidmission.org/?latest-news=nasa-mission-reveals-asteroid-big-surprises [2]https://solarsystem.nasa.gov/news/877/nasa-mission-reveals-asteroid-has-big-surprises/