Los científicos pensaron que la superficie del asteroide Bennu sería como una playa de arena, abundante en arena fina y guijarros, que hubiera sido perfecto para recolectar muestras. Observaciones pasadas de telescopios desde la órbita de la Tierra habían sugerido la presencia de grandes franjas de material de grano fino llamado regolito fino que es más pequeño que unos pocos centímetros.

Pero cuando la nave espacial de la misión de retorno de muestras de asteroides OSIRIS-REx dirigida por la Universidad de Arizona de la NASA llegó a Bennu a fines de 2018, el equipo de la misión vio una superficie cubierta de rocas. La misteriosa falta de regolito fino se volvió aún más sorprendente cuando los científicos de la misión observaron evidencia de procesos capaces de triturar rocas en regolito fino.

Nueva investigación, publicado en Naturaleza y dirigido por el miembro del equipo de la misión Saverio Cambioni, utilizó el aprendizaje automático y los datos de temperatura de la superficie para resolver el misterio. Cambioni era un estudiante de posgrado en el Laboratorio Lunar y Planetario de Arizona cuando se llevó a cabo la investigación y ahora es un distinguido becario postdoctoral en el Departamento de la Tierra. Ciencias Atmosféricas y Planetarias en el Instituto Tecnológico de Massachusetts. Él y sus colegas finalmente descubrieron que las rocas altamente porosas de Bennu son responsables de la sorprendente falta de regolito fino de la superficie.

"El 'REx' en OSIRIS-REx significa Regolith Explorer, por lo que cartografiar y caracterizar la superficie del asteroide era un objetivo principal, "dijo el coautor del estudio e investigador principal de OSIRIS-REx, Dante Lauretta, Profesor Regents de Ciencias Planetarias en la Universidad de Arizona. "La nave espacial recopiló datos de muy alta resolución para toda la superficie de Bennu, que se redujo a 3 milímetros por píxel en algunas ubicaciones. Más allá del interés científico, la falta de regolito fino se convirtió en un desafío para la misión en sí, porque la nave espacial fue diseñada para recolectar ese material ".

Para recolectar una muestra para regresar a la Tierra, la nave espacial OSIRIS-REx fue construida para navegar dentro de un área en Bennu aproximadamente del tamaño de un estacionamiento de 100 espacios. Sin embargo, debido a numerosos cantos rodados, el sitio de muestreo seguro se redujo aproximadamente al tamaño de cinco plazas de aparcamiento. La nave espacial se puso en contacto con éxito con Bennu para recolectar material de muestra en octubre de 2020.

Un comienzo difícil y respuestas sólidas

"Cuando aparecieron las primeras imágenes de Bennu, notamos algunas áreas donde la resolución no era lo suficientemente alta para ver si había rocas pequeñas o regolitos finos. Comenzamos a utilizar nuestro enfoque de aprendizaje automático para separar el regolito fino de las rocas utilizando datos de emisión térmica (infrarrojos), "Dijo Cambioni.

La emisión térmica del regolito fino es diferente a la de las rocas más grandes, porque el primero está controlado por el tamaño de sus partículas, mientras que este último está controlado por la porosidad de la roca. El equipo primero construyó una biblioteca de ejemplos de emisiones térmicas asociadas con regolito fino mezclado en diferentes proporciones con rocas de diversa porosidad. Próximo, utilizaron técnicas de aprendizaje automático para enseñar a una computadora cómo "conectar los puntos" entre los ejemplos. Luego, utilizaron el software de aprendizaje automático para analizar la emisión térmica de 122 áreas en la superficie de Bennu observadas tanto durante el día como durante la noche.

"Solo un algoritmo de aprendizaje automático podría explorar de manera eficiente un conjunto de datos tan grande, "Dijo Cambioni.

Cuando se completó el análisis de datos, Cambioni y sus colaboradores encontraron algo sorprendente:el fino regolito no se distribuyó al azar en Bennu, sino que estaba más bajo donde las rocas eran más porosas. que estaba en la mayor parte de la superficie.

El equipo concluyó que las rocas altamente porosas de Bennu producen muy poco regolito fino porque estas rocas están comprimidas en lugar de fragmentadas por los impactos de meteoroides. Como una esponja los vacíos en las rocas amortiguan el golpe de los meteoros entrantes. Estos hallazgos también están de acuerdo con experimentos de laboratorio de otros grupos de investigación.

"Básicamente, una gran parte de la energía del impacto se destina a aplastar los poros restringiendo la fragmentación de las rocas y la producción de nuevo regolito fino, "dijo la coautora del estudio Chrysa Avdellidou, investigador postdoctoral en el Centro Nacional Francés de Investigaciones Científicas (CNRS) - Laboratorio Lagrange del Observatorio y Universidad Côte d'Azur en Francia.

Adicionalmente, el agrietamiento causado por el calentamiento y enfriamiento de las rocas de Bennu a medida que el asteroide gira durante el día y la noche avanza más lentamente en rocas porosas que en rocas más densas, frustrando aún más la producción de regolito fino.

"Cuando OSIRIS-REx entrega su muestra de Bennu (a la Tierra) en septiembre de 2023, los científicos podrán estudiar las muestras en detalle, "dijo Jason Dworkin, Científico del proyecto OSIRIS-REx en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA. "Esto incluye probar las propiedades físicas de las rocas para verificar este estudio".

Otras misiones tienen evidencia para confirmar los hallazgos del equipo. La misión Hayabusa 2 de la Agencia Japonesa de Exploración Aeroespacial a Ryugu, un asteroide carbonoso como Bennu, encontró que Ryugu también carece de regolito fino y tiene rocas muy porosas. En cambio, La misión Hayabusa de JAXA al asteroide Itokawa en 2005 reveló abundante regolito fino en la superficie de Itokawa, un asteroide de tipo S con rocas de una composición diferente a la de Bennu y Ryugu. Un estudio anterior de Cambioni y sus colegas proporcionó evidencia de que las rocas de Itokawa son menos porosas que las de Bennu y Ryugu. utilizando observaciones de la Tierra.

"Por décadas, Los astrónomos disputaron que los pequeños, Los asteroides cercanos a la Tierra podrían tener superficies de roca desnuda. La evidencia más indiscutible de que estos pequeños asteroides podrían tener un regolito fino sustancial surgió cuando la nave espacial visitó los asteroides de tipo S Eros e Itokawa en la década de 2000 y encontró un regolito fino en sus superficies. "dijo el coautor del estudio, Marco Delbo, director de investigación del CNRS, también en el Laboratorio de Lagrange.

El equipo predice que grandes franjas de regolito fino deberían ser poco comunes en los asteroides carbonosos, que son los más comunes de todos los tipos de asteroides y se cree que tienen rocas de alta porosidad como Bennu. A diferencia de, Los terrenos ricos en regolitos finos deberían ser comunes en los asteroides de tipo S, que son el segundo grupo más común en el sistema solar, y se cree que son más densos rocas menos porosas que los asteroides carbonosos.

"Esta es una pieza importante en el rompecabezas de lo que impulsa la diversidad de las superficies de los asteroides. Se cree que los asteroides son fósiles del sistema solar, por lo que comprender la evolución que han experimentado en el tiempo es crucial para comprender cómo se formó y evolucionó el sistema solar, ", dijo Cambioni." Ahora que conocemos esta diferencia fundamental entre los asteroides carbonosos y los de tipo S, los futuros equipos pueden preparar mejor las misiones de recolección de muestras dependiendo de la naturaleza del asteroide objetivo ".

La Universidad de Arizona dirige el equipo científico OSIRIS-REx y la planificación de la observación científica y el procesamiento de datos de la misión. Centro de vuelo espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, proporciona una gestión general de la misión, Ingeniería de Sistemas, y la garantía de seguridad y misión para OSIRIS-REx. Lockheed Martin Space en Littleton, Colorado, construyó la nave espacial y proporciona operaciones de vuelo. Goddard y KinetX Aerospace son responsables de la navegación de la nave espacial OSIRIS-REx. OSIRIS-REx es la tercera misión del Programa Nuevas Fronteras de la NASA, gestionado por el Centro Marshall de Vuelos Espaciales de la NASA en Huntsville, Alabama, para la Dirección de Misión Científica de la agencia en Washington, CORRIENTE CONTINUA.