Các nhà khoa học quan sát bên trong một tiểu hành tinh

Những phát hiện mới từ sứ mệnh OSIRIS-REx của NASA cho thấy phần bên trong của tiểu hành tinh Bennu có thể yếu hơn và kém đặc hơn so với các lớp bên ngoài của nó – giống như một quả trứng sô cô la chứa đầy kem đang bay trong không gian.

Kết quả này xuất hiện trong một nghiên cứu được công bố ngày hôm nay trên tạp chí Science Advances và được dẫn đầu bởi nhóm OSIRIS-REx của Đại học Colorado Boulder, bao gồm các giáo sư Daniel Scheeres và Jay McMahon. Phát hiện này có thể cung cấp cho các nhà khoa học những hiểu biết mới về sự tiến hóa của các tiểu hành tinh trong hệ mặt trời – cách các thiên thể như Bennu biến đổi trong hàng triệu năm hoặc hơn.

OSIRIS-Rex rendezvoused với Bennu, một tiểu hành tinh quay quanh mặt trời từ Trái đất hơn 200 triệu dặm, vào cuối năm 2018. Kể từ đó, các tàu vũ trụ được xây dựng bởi Colorado dựa trên Lockheed Martin đã nghiên cứu các đối tượng một cách chi tiết hơn bất cứ tiểu hành tinh khác trong lịch sử khám phá không gian.

Tuy nhiên, cho đến nay, một câu hỏi vẫn còn khó nắm bắt: Bennu bên trong như thế nào?

Scheeres, McMahon và các đồng nghiệp của họ trong nhóm khoa học vô tuyến của sứ mệnh giờ nghĩ rằng họ có câu trả lời – hoặc ít nhất là một phần của câu trả lời. Sử dụng các công cụ điều hướng của OSIRIS-REx và các công cụ khác, nhóm đã dành gần hai năm để lập bản đồ về các góc và dòng chảy của trường trọng lực Bennu. Hãy nghĩ về nó giống như chụp X-quang một phần mảnh vụn không gian với chiều rộng trung bình bằng chiều cao của Tòa nhà Empire State.

Andrew French, đồng tác giả của nghiên cứu mới và là một cựu sinh viên tốt nghiệp tại CU Boulder, hiện thuộc Phòng thí nghiệm Sức đẩy Phản lực của NASA (JPL).

Những gì nhóm đã tìm thấy cũng có thể gây rắc rối cho Bennu. Phần lõi của tiểu hành tinh có vẻ yếu hơn so với bên ngoài, một thực tế có thể khiến sự tồn tại của nó gặp rủi ro trong tương lai không xa.

“Bạn có thể tưởng tượng có thể trong một triệu năm hoặc ít hơn, toàn bộ vật thể sẽ bay ra ngoài”, Scheeres, một giáo sư xuất sắc tại Khoa Khoa học Kỹ thuật Hàng không Vũ trụ Ann và HJ Smead cho biết.

Sự tiến hóa của các tiểu hành tinh

Tất nhiên, đó là một phần thú vị của việc nghiên cứu các tiểu hành tinh. Scheeres giải thích rằng Bennu thuộc một lớp các thiên thể nhỏ hơn mà các nhà khoa học gọi là tiểu hành tinh “đống gạch vụn” – như tên gọi của chúng, giống như những gò mảnh vụn được tổ chức lỏng lẻo với nhau.

Các tiểu hành tinh cũng thay đổi theo thời gian nhiều hơn mọi người nghĩ.

“Không ai trong số họ ngồi ngoài đó không thay đổi kể từ buổi bình minh của hệ mặt trời”, Scheeres nói. “Chúng đang bị thay đổi bởi những thứ như ánh sáng mặt trời ảnh hưởng đến cách chúng quay và va chạm với các tiểu hành tinh khác.”

Tuy nhiên, để nghiên cứu Bennu và các tiểu hành tinh tương tự khác có thể thay đổi như thế nào, ông và các đồng nghiệp của mình cần xem kỹ bên trong.

Đây là nơi mà nhóm đã gặp may mắn. Khi OSIRIS-REx lần đầu tiên đến Bennu, tàu vũ trụ đã phát hiện ra điều gì đó bất thường: lặp đi lặp lại, những mảnh vật chất nhỏ bé, một số chỉ bằng kích thước viên bi, dường như bật ra khỏi tiểu hành tinh và bay vào không gian. Trong nhiều trường hợp, những hạt đó quay quanh Bennu trước khi rơi trở lại bề mặt. Các thành viên của nhóm khoa học vô tuyến của sứ mệnh tại JPL đã có thể tận mắt chứng kiến ​​lực hấp dẫn của cơ thể hoạt động như thế nào – hơi giống câu chuyện ngụy tạo của Isaac Newton suy ra sự tồn tại của trọng lực sau khi quan sát một quả táo rơi trúng đầu anh ta.

“Nó giống như một ai đó đang ở trên bề mặt của tiểu hành tinh và ném những viên bi này lên để chúng có thể được theo dõi”, Scheeres nói. “Các đồng nghiệp của chúng tôi có thể suy ra trường trọng lực theo quỹ đạo mà các hạt đó đi.”

Trung tâm Squishy

Trong nghiên cứu mới, Scheeres và các đồng nghiệp của ông đã kết hợp những ghi chép về lực hấp dẫn của Bennu khi làm việc với dữ liệu từ chính OSIRIS-REx – những phép đo chính xác về cách tiểu hành tinh này kéo trên tàu vũ trụ trong khoảng thời gian hàng tháng. Họ đã phát hiện ra một điều đáng ngạc nhiên: Trước khi sứ mệnh bắt đầu, nhiều nhà khoa học đã cho rằng Bennu sẽ có nội tâm đồng nhất. Như Scheeres đã nói, “một đống đá là một đống đá.”

Nhưng các phép đo trường trọng lực cho thấy một điều gì đó khác biệt. Để giải thích những mô hình đó, một số phần nội thất của Bennu có thể cần phải được kết hợp chặt chẽ với nhau hơn những phần khác. Và một số điểm ít dày đặc nhất trong tiểu hành tinh dường như nằm xung quanh chỗ lồi khác biệt ở đường xích đạo và ở chính lõi của nó.

“Nó như thể có một khoảng trống ở trung tâm của nó, trong đó bạn có thể phù hợp với một vài sân bóng”, Scheeres nói.

Vòng quay của tiểu hành tinh có thể gây ra khoảng trống đó. Các nhà khoa học biết rằng tiểu hành tinh đang quay ngày một nhanh hơn theo thời gian. Động lực xây dựng đó có thể đang từ từ đẩy vật chất ra khỏi trung tâm của tiểu hành tinh và về phía bề mặt của nó. Nói cách khác, Bennu có thể đang trong quá trình tự xoay mình thành từng mảnh.

“Nếu lõi của nó có mật độ thấp, thì việc kéo toàn bộ tiểu hành tinh ra xa nhau sẽ dễ dàng hơn”, Scheeres nói.

Đối với nhà khoa học, những phát hiện mới này thật buồn vui lẫn lộn: Sau khi đo trường trọng lực của Bennu, Scheeres và nhóm của ông gần như hoàn thành công việc của mình trong sứ mệnh OSIRIS-REx.

Kết quả của họ đã đóng góp vào kế hoạch phân tích mẫu của sứ mệnh, hiện đang được phát triển. Mẫu trả về sẽ được phân tích để xác định sự gắn kết giữa các hạt – một đặc tính vật lý quan trọng ảnh hưởng đến sự phân bố khối lượng được quan sát trong nghiên cứu của nhóm.

Scheeres nói: “Chúng tôi hy vọng sẽ tìm ra những gì đã xảy ra với tiểu hành tinh này theo thời gian, điều này có thể cho chúng tôi cái nhìn sâu sắc hơn về cách mà tất cả các tiểu hành tinh nhỏ này đang thay đổi qua hàng triệu, hàng trăm triệu hoặc thậm chí hàng tỷ năm. “Phát hiện của chúng tôi vượt quá mong đợi của chúng tôi.”

Nguồn truyện:

Tài liệu do Đại học Colorado tại Boulder cung cấp . Bản gốc do Daniel Strain viết. Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa về kiểu dáng và độ dài.

Tham khảo Tạp chí :

1. DJ Scheeres, AS French, P. Tricarico, SR Chesley, Y. Takahashi, D. Farnocchia, JW McMahon, DN Brack, AB Davis, R.-L. Ballouz, ER Jawin, B. Rozitis, JP Emery, AJ Ryan, RS Park, BP Rush, N. Mastrodemos, BM Kennedy, J. Bellerose, DP Lubey, D. Velez, AT Vaughan, J.M Leonard, J. Geeraert, B . Page, P. Antreasian, E. Mazarico, K. Getzandanner, D. Rowlands, MC Moreau, J. Small, DE Highsmith, S. Goossens, EE Palmer, JR Weirich, RW Gaskell, OS Barnouin, MG Daly, J.A Seabrook , MM Al Asad, LC Philpott, CL Johnson, CM Hartzell, VE Hamilton, P. Michel, KJ Walsh, MC Nolan, DS Lauretta. Sự phân bố khối lượng không đồng nhất của tiểu hành tinh đống gạch vụn (101955) Bennu . Tiến bộ Khoa học , 2020; 6 (41): eabc3350 DOI:10.1126 / sciadv.abc3350