Bennu-asteroidin pintakivet sinkoutuvat oudosti avaruuteen

Julkaistu: 06.12.2019 / Jarmo Korteniemi
Kuva: Sinkoutuneiden kivien ratoja.

OSIRIS-REx -luotain on tutkinut Bennu-asteroidia kohta vuoden ajan. Yksi sen kiehtovimpia löytöjä on pikkukivien irtoaminen asteroidin pinnasta. Tutkijoiden mukaan syy lienee suurissa lämpötilaeroissa yö- ja päiväpuolen välillä.

OSIRIS-REx -luotain saapui vuoden 2018 lopulla asteroidi 101955 Bennun kiertoradalle. Pian sen jälkeen laitteen navigointikamerat havaitsivat, että lähiavaruudessa liikkuu lukuisia outoja kohteita.

Lentoratojen analyysi osoitti, että ne ovat kaikki peräisin Bennusta – palasia useista yksittäisistä paikoista. Irronneet palat olivat halkaisijaltaan tyypillisesti 1–10 -senttisiä. Niiden nopeudet vaihtelivat 5 sentistä jopa kolmeen metriin sekunnissa (10,5 km/t).

Suurienergisin havaittu palasten avaruuteen sinkoutumistapahtuma sattui 6.1.2019 asteroidin eteläisellä pallonpuoliskolla. Arvioiden mukaan tapaus vastasi noin 60 TNT-kilon räjäyttämistä. Tapahtuman seurauksena asteroidia ympäröivästä avaruudesta havaittiin ainakin noin 200 pikkukiveä. Osa putosi tuntien tai päivien jälkeen takaisin, osa pakeni planeettojenväliseen avaruuteen.

"Palasten irti sinkoutuminnen herätti mielenkiintomme. Viime kuukaudet olemme tutkineet tätä mysteeriä. Tämä on oiva mahdollisuus laajentaa näkemystämme siitä miten asteroidit toimivat", kuvailee Dante Lauretta, luotaimen päätutkija.

Tutkijat analysoivat etenkin kolmea merkittävintä tapausta. Niiden "laukaisupaikat" sijaitsevat eri puolilla Bennua, eivätkä vaikuta mitenkään ympäristöstään poikkeavilta. Paikalla ei myöskään näy tuoreita törmäysjälkiä. Kukin tapahtuma kuitenkin sattui myöhään paikallisen iltapäivän aikaan.

Ajankohta antaakin oivan vinkin mahdollisesta syyllisestä: lämpötilaerot yön ja päivän välillä.

Video palasten lentoradoista erään tapahtuman jälkeen.

Bennun vuorokausi – eli aika jona se pyörähtää kerran akselinsa ympäri – kestää 4,3 tuntia. Se on riittävän pitkä aika jotta pinnan lämpötila vaihtelee merkittävästi. Varjon kylmyydestä suoraan päivänpaisteeseen joutuva pinta-aines lämpölaajenee, mikä aiheuttanee kivissä ja lohkareissa suuria sisäisiä jännityksiä. Tutkijoiden mukaan kiviaineksen "laukaisu" avaruuteen saattaakin tapahtua jos jännitys johtaa suuren lohkareen halkeamiseen.

Prosessia saattaa tehostaa myös veden sublimoituminen.

Bennun pinta koostuu osaksi hienojakoisista verkkosilikaateista, joiden rakenteessa on myös vettä. Kun tuo aines kuumenee, vesi saattaa alkaa kiehumaan ja aiheuttaa paineen nousua pienissä rakosissa. Myös tämä prosessi voi johtaa spontaaneihin räjähdyksiin Bennun kivissä.

Kuva: Bennun pintaa. NASA/JPL/OSIRIS-REx
Kuva: Bennun pintaa. Yläoikealla oleva lohkare on n. 15 m korkea.

Tutkijoiden mukaan monet pienemmät "laukaisut" lienevät toissijaisia. Etenkin sellaisten tapausten, jotka sattuvat yöaikaan, uumoillaan johtuvan pinnalle takaisin putoavista heittelekivistä. Törmäykset sinkoavat lisää materiaa ylös.

Tutkijat eivät kuitenkaan voineet sulkea pois tavallisia mutta satunnaisia meteoroiditörmäyksiä. Moisia kappaleita sattuu Bennun kiertoradalle varmasti.

Bennu ei varmastikaan ole ainut asteroidi, jolla tällaista tapahtuu. Yleisyys kuitenkin riippuu siitä, mikä prosessi tarkalleen sinkoaa kiviä ylös.

Lämpötilamuutokset saattavat murentaa kiviä pienemmiksi murskeeksi, mikä helpottaisi satunnaisia meteoroiditörmäyksiä nostamaan pikkukiviä avaruuteen. Moinen prosessi toistuisi aivan kaikilla pienillä asteroideilla.

Jos kyse taas on lähinnä veden aiheuttamasta rakojen paineennoususta, pikkukiviä voi odottaa löytyvän ainoastaan niiden asteroidien ympäriltä, joiden mineraaleissa on merkittävästi vettä mukana.

OSIRIS-REx kartoittaa tällä hetkellä Bennun pintaa. Laitteen lopullinen tarkoitus on kuitenkin tuoda Maahan 60–2000 grammaa Bennun pintamateriaalia. Näytteenoton on määrä tapahtua ensi kesänä. Paluumatka alkaa maaliskuussa 2021 ja näytteiden on tarkoitus olla Maassa syyskuussa 2023.

Hyvällä tuurilla näytteeseen sattuu mukaan myös avaruuteen sinkoutuneita ja takaisin pinnalle pudonneita kiviä. Niiden tunnistaminen voi tosin olla hankalaa.

Bennu kiertää Aurinkoa elliptisellä radalla, joka hipoo sekä Maan että Marsin ratoja. Se on myös yksi niistä harvoista asteroideista, joille on määritetty aivan todellinen törmäysuhka.

Nykytietojen mukaan Bennu saattaa törmätä Maahan ensi vuosisadan loppupuolella (vuosina 2175–2199). Osuessaan Bennu synnyttäisi noin 4,5-kilometrisen kraatterin ja tuhoaisi kaiken kymmenien kilometrien säteeltä. Törmäysenergia vastaisi runsasta 1100 megatonnia TNT:tä.

Törmäysuhka on kuitenkin vain 1/2700, eli alle 0,04 prosenttia. On siis runsaan 99,96 prosentin todennäköisyys ettei se osu Maahan - ainakaan tuolla aikavälillä.

Bennu on nimetty muinaisen Egyptin myyttisen jumallinnun mukaan. Lintu kuvataan usein harmaahaikarana, ja edustaa Aurinkoa, luomista ja uudelleensyntymistä.

Lähteet: Lauretta ja kumpp.: "Episodes of particle ejection from the surface of the active asteroid (101955) Bennu" (Science 2019, maksumuurin takana); Jet Propulsion Laboratoryn tiedote