Hành trình Khoa học, Không gian và Thời gian!
Các thành viên của nhiệm vụ Hayabusa2 đã phát hiện ra hơn 200 tảng đá mới xuất hiện hoặc di chuyển do hố va chạm nhân tạo được tạo ra bởi Small Carry-on Impactor của tàu vũ trụ Nhật Bản. Các tảng đá bị xáo trộn trong bán kính 30m tính từ tâm miệng hố va chạm – cung cấp thông tin quan trọng về quá trình tái tạo bề mặt của các tiểu hành tinh.
Giáo sư ARAKAWA Masahiko (Khoa Khoa học Cao học, Đại học Kobe, Nhật Bản) và các thành viên của sứ mệnh Hayabusa2 đã phát hiện ra hơn 200 tảng đá có kích thước từ 30cm đến 6m, mới xuất hiện hoặc di chuyển do hố va chạm nhân tạo do người Nhật tạo ra. Tàu vũ trụ Hayabusa2’s Small Carry-on Impactor (SCI) vào ngày 5 tháng 4 năm 2019. Một số tảng đá đã bị xáo trộn ngay cả ở những khu vực cách trung tâm miệng núi lửa 40m. Các nhà nghiên cứu cũng phát hiện ra rằng khu vực rung chuyển địa chấn, trong đó các tảng đá trên bề mặt bị rung chuyển và di chuyển một bậc cm do va chạm, kéo dài khoảng 30m từ tâm miệng núi lửa. Hayabusa2 đã thu hồi một mẫu bề mặt tại điểm phía bắc của miệng núi lửa SCI (TD2) và độ dày của trầm tích phun ra tại địa điểm này được ước tính là từ 1,0mm đến 1,8cm bằng cách sử dụng Bản đồ Độ cao Kỹ thuật số (DEM).
Mục đích của việc tác động lên Ryugu bằng đạn SCI ~ 13cm là để thu hồi một mẫu vật liệu dưới bề mặt. Ngoài ra, điều này còn tạo cơ hội tốt để nghiên cứu các quá trình đổi mới bề mặt (tái tạo bề mặt) do tác động xảy ra trên một tiểu hành tinh có trọng lực bề mặt bằng 10-5 trọng lực của Trái đất. SCI đã thành công trong việc hình thành một hố va chạm, được định nghĩa là một hố SCI với đường kính 14,5m (Arakawa và cộng sự, 2020), và mẫu bề mặt được phục hồi ở TD2 (10,04 ° N, 300,60 ° E). Người ta phát hiện ra rằng vùng đồng tâm của miệng núi lửa, có bán kính lớn gấp 4 lần bán kính miệng núi lửa, cũng bị nhiễu bởi va chạm SCI, gây ra chuyển động của tảng đá.
Sau đó, các nhà nghiên cứu đã so sánh các hình ảnh bề mặt trước và sau tác động nhân tạo để nghiên cứu các quá trình tái tạo bề mặt liên quan đến sự đóng băng, chẳng hạn như rung chuyển địa chấn và lắng đọng phun trào. Để làm điều này, họ đã xây dựng các cấu hình vành miệng núi lửa SCI bằng cách sử dụng Bản đồ độ cao kỹ thuật số (DEM) bao gồm DEM trước tác động được trừ đi từ DEM sau tác động. Biên dạng vành trung bình được tính gần đúng bằng phương trình thực nghiệm của h = h r exp [- ( r / R rim – 1) / λ rim ] và các tham số phù hợp của h r và l vànhlần lượt là 0,475m và 0,245m. Dựa trên cấu hình này, độ dày lớp phủ của miệng núi lửa SCI đã được tính toán và thấy mỏng hơn so với kết quả thông thường đối với miệng núi lửa tự nhiên, cũng như được tính toán từ lý thuyết hình thành miệng núi lửa. Tuy nhiên, sự khác biệt này đã được giải quyết bằng cách tính đến ảnh hưởng của các tảng đá xuất hiện trên hình ảnh sau va chạm vì các đường viền miệng núi lửa có nguồn gốc từ DEMs có thể không phát hiện ra những tảng đá mới này. Theo biên dạng vành miệng núi lửa này, độ dày của trầm tích phun ra tại TD2 được ước tính là từ 1,0mm đến 1,8cm.
48 tảng đá trong hình ảnh sau va chạm có thể được truy tìm trở lại vị trí ban đầu của chúng trong hình ảnh trước khi va chạm và người ta đã tìm thấy những tảng đá có kích thước 1m đã bị đẩy ra ngoài miệng núi lửa vài mét. Chúng được phân loại thành bốn nhóm sau theo cơ chế chuyển động của chúng: 1. dòng đào, 2. bị đẩy bởi vật phóng rơi, 3. biến dạng bề mặt kéo theo chuyển động nhẹ của tảng đá Okamoto, và 4. địa chấn gây ra bởi tác động SCI chinh no. Trong tất cả các nhóm, vectơ chuyển động của những tảng đá này dường như tỏa ra từ tâm miệng núi lửa.
169 tảng đá mới có kích thước từ 30cm đến 3m chỉ được tìm thấy trong các hình ảnh sau va chạm và chúng được phân bố cách tâm miệng núi lửa đến ~ 40m. Biểu đồ về số lượng tảng đá mới được nghiên cứu theo từng chiều rộng xuyên tâm 1m ở khoảng cách 9-45m từ tâm miệng núi lửa, với số lượng tối đa các tảng đá được tìm thấy ở khoảng cách 17m. Ngoài 17m, số lượng tảng đá giảm theo sự gia tăng khoảng cách từ tâm miệng núi lửa.
Để khảo sát thêm điều này, một đánh giá hệ số tương quan giữa các hình ảnh trước và sau tác động đã được thực hiện. Người ta đã phát hiện ra rằng vùng có hệ số tương quan chéo thấp bên ngoài miệng núi lửa SCI có cấu trúc không đối xứng, rất giống với vùng xung quanh điểm va chạm nơi các chất phóng xạ được lắng đọng (Arakawa và cộng sự, 2020). Dựa trên phương pháp đối sánh mẫu sử dụng đánh giá hệ số tương quan, các chuyển vị của tảng đá có hệ số tương quan chéo trên 0,8 được suy ra với độ phân giải ~ 1 cm. Điều này cho thấy rằng những dịch chuyển này có thể được gây ra bởi sự rung chuyển địa chấn. Các tảng đá đã bị di chuyển hơn 3 cm trong khu vực gần miệng núi lửa SCI. Sự xáo trộn này kéo dài một khu vực lên đến 15m tính từ vụ va chạm, với các vectơ chuyển động tỏa ra từ tâm miệng núi lửa. Các khu vực bị nhiễu loạn bị dịch chuyển 10cm vẫn tồn tại ở các khu vực cách xa trung tâm hơn 15m, tuy nhiên chúng xuất hiện dưới dạng các mảng có kích thước vài mét và được phân bố ngẫu nhiên. Hơn nữa, hướng của các vectơ chuyển động này ở các vùng xa gần như ngẫu nhiên và không có bằng chứng rõ ràng cho thấy hướng xuyên tâm từ tâm miệng núi lửa.
Các dịch chuyển lớn hơn 3cm được phát hiện trong khoảng cách 15m với xác suất hơn 50% và từ 15 m đến 30 m với xác suất xấp xỉ 10%. Do đó, Arakawa et al. đề xuất, phù hợp với Matsue et al. Kết quả thí nghiệm của (2020) cho thấy rằng cơn địa chấn đã làm cho hầu hết các tảng đá trong khu vực chuyển động với gia tốc tối đa lớn gấp 7 lần trọng lực bề mặt của Ryugu (g ryugu ). Hơn nữa, họ cũng phát hiện ra rằng cú va chạm đã di chuyển các tảng đá với gia tốc tối đa từ 7g ryugu đến 1g ryugu trong khoảng 10% diện tích. Người ta hy vọng rằng những kết quả này sẽ cung cấp thông tin mô phỏng số trong tương lai về các vụ va chạm vật thể nhỏ, cũng như các sứ mệnh hành tinh liên quan đến các tác động nhân tạo.
Sự nhìn nhận
Công việc này được hỗ trợ một phần bởi Grants-in-Aid for Scientific Research (số 17H06459 và số 19H00719) từ Bộ Giáo dục, Văn hóa, Thể thao, Khoa học và Công nghệ Nhật Bản. Nghiên cứu này được hỗ trợ bởi chương trình Core-to-Core JSPS “Mạng lưới Khoa học Hành tinh Quốc tế.”
Nguồn truyện:
Tài liệu do Đại học Kobe cung cấp . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa về kiểu dáng và độ dài.
Tài liệu tham khảo Tạp chí :