Asteroiden Bennu och dess historia

 

Bild wikipedia på Bennu.

Bennu är en jordnära asteroid som upptäcktes den 11 september 1999 vid Lincoln Near-Earth Asteroid Research i Socorro, New Mexico. OSIRIS-REx  landade på dess yta den 20 oktober 2020 och tog markprover som sedan analyserades på jorden. Bennu består av mer än 200 stenblock som är större än 10 meter i diameter på ytan, varav det största är 58 meter tvärsöver. Stenblocken innehåller ådror av karbonatmineraler med hög albedohalt som tros ha bildats innan asteroiden bildades i  varmvattenkanaler i den mycket större moderkropp från vilken den är en del.

Bennu består av fragment från en större "moderasteroid" som bröts sönder efter att den kolliderat med en annan asteroid, troligen skedde detta i asteroidbältet som finns mellan Mars och Jupiters omloppsbanor. Moderasteroiden bestod av material med olika ursprung från solsystemet och andra stjärnor som smälte samman för mer än 4 miljarder år sedan när vårt solsystem bildades. Denna teori är ämnet för en artikel publicerad i Nature Astronomy under ledning av Barnes och Ann Nguyen tillsammans med Astromaterials Research and Exploration Science Division vid NASA:s Johnson Space Center i Houston.

 Analyser visar att en del av materialen i moderasteroiden klarade olika kemiska processer med värme och vatten och även den energirika kollision som ledde till att Bennu bildades. Men merparten av materian omvandlades i hydrotermiska processer vilket beskrivs i en andra artikel om Bennu, publicerad i Nature Geoscience. 

 I studien fann forskarna att mineraler i moderasteroiden sannolikt bildades, löstes upp och återbildades över tid på grund av interaktioner med vatten.

"Vi tror att Bennus moderasteroid samlade på sig mycket isigt material från det yttre av solsystemet som som sedan smält över tid", beskriver Tom Zega, chef för Kuiper-Arizona Laboratory som ledde studien tillsammans med Tim McCoy, intendent of meteorites at the Smithsonian.

Teamet fann bevis på att silikatmineraler skulle ha reagerat med   flytande vatten vid temperaturer på cirka +25 grader Celsius. Värmen kan antingen ha dröjt sig kvar från själva ackretionsprocessen när Bennus moderasteroid först bildades eller från meteoritnedslag senare i dess historia, möjligen i kombination med sönderfall av radioaktiva grundämnen djupt inne i Bennu. Den instängda värmen kan ha smält isen inuti asteroiden, enligt Zega.

"Vätska i kontakt med ett fast ämne plus värme är allt som behövs för en  kemisk process", beskriver han. "Vattnet reagerade med mineralerna och bildade det vi ser idag från hämtade ytprover där 80 procent av mineralerna innehåller vatten i sitt inre som skapats för miljarder år sedan när solsystemet fortfarande höll på att bildas."

Omvandlingen av Bennus material slutade inte där. I en tredje artikel publicerad i Nature Geoscience, beskrives mikroskopiska kratrar och små stänk av en gång smält sten på ytan på prover från Bennu. Det är tecken på att asteroiden har pepprats av mikrometeoritnedslag. Dessa spår tillsammans med effekterna av solvinden ger "rymdvittring" och uppstår eftersom Bennu inte har en atmosfär som skyddar asteroidens yta. Denna vittring sker mycket snabbare än vad konventionell kunskap vill få det till, enligt studien som leddes av Lindsay Keller vid NASA Johnson och Michelle Thompson vid Purdue University.

Det överblivna materialet från planetbildningen för 4,5 miljarder år är asteroider och ur dess mineral kan man tolka solsystemets historia. Men många av dessa rester kan skilja sig från vad meteoriter som hittats på jorden visar eftersom olika typer av meteorer (fragment av asteroider) kan brinna upp mer eller mindre i atmosfären och aldrig nå marken med allt vad de innehöll.

Varför sten skjuts ut från asteroiden Bennus yta är en gåta.

 

3 december 2018 då nådde den amerikanska rymdsonden OSIRIS-REx från NASA fram till asteroiden Bennu och la sig i omloppsbana runt denna. Den 21 oktober 2020 landade sonden på asteroiden och tog ett markprov. Under 2019 skickade sonden tillbaka bilder av ett geologiskt fenomen av ett nytt slag. Stenar flög ut från asteroiden Bennus yta. Svärmar av marmorflislika stenar. Ett nytt fenomen som ingen då kunde förklara.

 I en nyligen publicerad artikel i Nature Astronomy visar nu forskare de första bevisen på hur denna process går till i en meteorit som finns på ett museum. "Det är fascinerande att se något som upptäcktes under ett rymduppdrag på en asteroid miljontals mil från jorden och nu hitta fenomenet av samma geologiska process i museets meteoritsamling", säger Philipp Heck, Robert A. Pritzker Curator of Meteoritics vid Chicagos Field Museum och seniorförfattare till Nature Astronomy-artikeln.

Meteoriter är bitar av sten som faller till jorden från yttre rymden; de kan vara bitar av månar och planeter men vanligast är de avbrutna bitar av asteroider. Meteoriten Aguas Zarcas är uppkallad efter den Costa Ricanska staden där den föll 2019. Den kom till Field Museum som en donation från Terry och Gail Boudreaux.

Philiph Heck och dennes student, Xin Yang var de som förberedde meteoriten för en studie när de märkte något konstigt med den. 

" Vi försökte isolera mycket små mineral från meteoriten genom att frysa den med flytande kväve och tina upp den i varmt vatten för att bryta upp den", säger Yang, doktorand vid Field Museum och University of Chicago och studiens huvudförfattare.

"Det fungerar med de flesta meteoriter men den här var annorlunda - vi fann att några kompakta fragment av den  inte kunde brytas isär." säger Heck. Vanligast då man finner detta fenomen i en meteorit att något i den vägrar sönderdelas  med ovan metod brukar då vara att forskare bryter ut mineralet med verktyg. "Men Xin hade ett mycket öppet sinne, Jag tänker inte krossa dessa stenar till sand det här var intressant", sade Heck. Istället utarbetade forskarna en plan för att ta reda på vad dessa stenar var och varför de var så motståndskraftiga mot att sönderdelas.

" Vi gjorde CT-skanningar för att jämföra dem med de andra stenarna som utgjorde meteoriten", säger Heck. – Det som var slående är att de komponenter som vägrade sönderdelas från meteoriten var klämda samman, normalt skulle komponenter vara sfäriska men inte dessa vilka även hade samma orientering i meteoriten. De var alla deformerade i samma riktning från någon slags process." Något hade hänt med stenarna som inte hänt med resten av asteroidens komponenter i övrigt. Forskarna hade dock en aning från OSIRIS-REx-resultaten 2019 vad som skett historiskt.

Man utarbetade en hypotes med stöd av fysiska datamodeller. Denna hypotes utgick från att asteroiden genomgått en höghastighetskollision och slagområdet då blivit deformerat. Den deformerade stenen bröts så småningom itu på grund av de enorma temperaturskillnaderna  asteroiden upplever när den roterar i bana runt solen (se bild ovan på asteroiden Bennu som det handlar om i detta resonemang). Den sida som vetter mot solen är mer än +150 C varmare än den sida som vetter från solen. " Denna ständiga termiska cykling gör berget sprött och det bryts  till grus", säger Heck.

Resultatet blir att sten kastas ut från asteroidens yta. Vi vet ännu inte hur processen fungerar som matar ut stenarna, säger Heck, de kan lossna av en påverkan från andra rymdkollisioner eller så kan de bara frigöras av den termiska påfrestning som asteroiden genomgår. Men stenarna är störda, säger Heck, "och det behövs inte mycket för en effekt av detta slag sker utöver detta är flykthastigheten ut från asteroiden väldigt låg."

En ny studie av Bennu avslöjade även att dess yta är löst bunden och kan jämföras i densitet som popcorn i en hink. Stenar som skjuts ut från ytan går sedan in i en mycket långsam bana runt asteroiden och över tid faller de tillbaka ner på asteroidens yta ner  där det inte fanns någon deformation på ytan. Historiskt enligt Heck och Yang har asteroiden genomgått en ytterligare kollision efter den först som bildade  de löst blandade stenarna på ytan till en solid sten. – Den packade i princip ihop allt och det här fria gruset blev en sammanhållen sten, säger Heck. Men likväl i mycket låg densitet (min anm).

Samma påverkan kan ha lossnat en sten från Bennu och skickat ut i rymden som så småningom kanske just en bit från Bennu och fallit som Aguas Zarcas-meteoriten från vilken vi då kunde utarbeta hypotesen ovan på fenomenet OSIRIS-Rex upptäckte 2019.  

Aguas Zarcas är den första meteoriten vi hittat på Jorden  som visar tecken på detta beteende, men den är förmodligen inte den enda. Vi förväntar oss andra meteoriter av samma slag och vi hoppas det hittas fler, säger Heck.

Jag är däremot inte säker på att denna meteorit kommer just från Bennu (min anm.).

Bild på asteroiden Bennu från vikipedia.

Återfärden från asteroiden Bennu påbörjad.

 

1999 RQ36) eller Bennu är namnet på en jordnära asteroid som upptäcktes den 11 september 1999 av Lincoln Near-Earth Asteroid Research i Socorro, New Mexico. Den är uppkallad efter Bennu i den egyptiska mytologin.

Idag är närmaste avstånd mellan asteroidens och jordens omloppsbanor runt solen ca 500000 kilometer, vilket kan jämföras med avståndet till månen på 380000 km. Men Bennus bana förändras ca 200 meter varje år och den kommer enligt beräkning rätt närma jorden på 2100-talet. En krock med oss då beräknas till ca 0,7 % risk. 

Det var den 3 december 2018 som den amerikanska rymdsonden OSIRIS-REx kom fram till asteroiden och lade sig i omloppsbana. Den 21 oktober 2020 gjorde sonden  en lyckad landning på asteroiden för att ta markprov.

Med markprov från asteroiden avfyrade sedan sonden sina motorer och började den långa resan tillbaka till jorden måndagen den 10 april 2021.

Resan hem för Osiris-Rex tar nu två år.

Innan dess nådde Osiris-Rex asteroiden Bennu 2018 och tillbringade två år med att flyga nära och runt den innan den landade och tog  prover  från ytan.

Dante Lauretta vid University of Arizonas är huvudforskaren i detta projekt och  uppskattar att sonden har mellan 200 gram och 400 gram material med sig tillbaka till jorden.

Bennu  anses vara en bit från en större asteroid. De återvändande proverna kan ge ny kunskap om hur planeterna bildades och hur livet uppstod på jorden.

Även om asteroiden ligger 287 miljoner kilometer bort kommer Osiris-Rex likväl att behöva lägga 2,3 miljarder kilometer på sin färd för att komma ikapp jorden och landa.

Rymdfarkosten i SUV-storlek kommer att cirkla runt solen två gånger innan den levererar sin provkapsel i Utahs öken den 24 september 2023 och då avsluta uppdraget som kostat ca 800 miljoner dollar. Uppskjutningen skedde från Cape Canaveral 2016.

Det blir spännande att få veta vad provet innehåller. Alltid överraskas vi av prover tagna därute. Det vi antar brukar aldrig stämma (min anm.).

Bild från vikipedia på asteroiden Bennu.

Asteroiden Bennu ska besökas av NASA-farkost i augusti 2020.

I augusti kommer en robotfarkost från NASA att för första gången någonsin att sjunka ner till ytan av en asteroid och där samla ett prov för att därefter åter styra tillbaka mot jorden. För att uppnå denna utmanande bedrift till Bennu som asteroiden heter har OSIRIS-REx  (projektets namn och robotens) ett team utarbetat nya tekniker. Teknik för att landa och ta prov på asteroiden Bennus med dess mikrogravitationmiljö. 


Men det behövs mer övning och erfarenhet för att uppdraget ska kunna gå av stapeln i augusti. Därför flyger rymdfarkosten i närheten av asteroiden för att testa OSIRIS-REx programmet redan i sommar. 


Under hela touchdown sekvensen använder rymdfarkosten tre separata propellrar för att ta sig ner till asteroidens yta. Efter en höjd ovan Bennu på125 m där rymdfarkostens position och hastighet justeras är tredje fasen igång. Denna tredje manöver kallad "Matchpoint", sker cirka 50 meter från asteroidens yta och placerar rymdfarkosten på en bana som matchar rotationen av Bennus för att sedan sjunka ner mot den då inriktade touchdown-platsen. Denna fyra timmars händelse börjar med att rymdfarkosten lämnar sin omloppsbana på 1 km ovanför asteroiden där farkosten utökar sin robotprovtagningsarm – Touch-And-Go Sample Acquisition Mechanism (TAGSAM) – från sin vikta parkerade position vid roboten ut till provinsamlingskonfigurationen.

 Omedelbart därefter tar rymdfarkosten navigeringsbilder för NFT vägledning. NFT tillåter rymdfarkosten att självständigt vägleda Bennu ner till ytan genom att jämföra en inbyggd bildkatalog med realtidtagna navigeringsbilder tagna under nedstigning. När rymdfarkosten sjunker ner till ytan uppdaterar NFT-systemet och rymdfarkostens förväntade kontaktpunkt beroende på OSIRIS-REx position i förhållande till Bennus landmärken. På ytan tas prov och sedan är det meningen att rymdfarkosten åter ska stiga för att färdas tillbaks till jorden med provet.


Bild från vikipedia på asteroiden Bennu ovan.