高多孔岩石的小行星缺乏细颗粒风化层:研究

行星研究人员发现,当地细颗粒物质的丰度与地球上岩石的孔隙度成反比碳质小行星(101955)Bennu

这幅小行星Bennu的马赛克图像是由2018年12月2日由OSIRIS-REx的PolyCam仪器在15英里(24公里)范围内收集的12幅图像组成的。图片来源:美国航空航天局/美国航空航天局戈达德太空飞行中心/亚利桑那大学。

这幅小行星Bennu的马赛克图像是由2018年12月2日由OSIRIS-REx的PolyCam仪器在15英里(24公里)范围内收集的12幅图像组成的。图片来源:美国航空航天局/美国航空航天局戈达德太空飞行中心/亚利桑那大学。

行星科学家认为Bennu小行星的表面有大量的细沙和鹅卵石,这对收集样本来说是完美的。望远镜的数据表明,那里有小于几厘米的细风化层。

但是当NASA的OSIRIS-REx宇宙飞船到达2018年在本努,任务小组看到了覆盖着巨石的表面。

当研究人员观察到有证据表明卵石能够被磨成细密的风化层时,这种缺乏细密风化层的神秘现象就更加令人惊讶了。

“OSIRIS-REx为Bennu的整个表面收集了非常高分辨率的数据,在一些地方每像素可以下降到3毫米,”OSIRIS-REx的首席研究员、亚利桑那大学的行星科学家但丁·洛雷塔教授说。

“除了科学上的兴趣,缺少良好的风化层对任务本身也是一个挑战,因为航天器的设计初衷就是收集这些材料。”

OSIRIS-REx成功使与Bennu联系收集2020年10月样品材料。

“当贝努的第一张照片进来,我们注意到一些分辨率不够高的地区是否有小石头或风化层,”博士说OSIRIS-REx团队成员里Cambioni,研究员在亚利桑那大学月球和行星实验室和加州理工学院的地质和行星科学分工。

“我们开始使用机器学习方法,利用热发射(红外)数据从岩石中分离出细风化层。”

细风化层的热发射不同于较大的岩石,细风化层的热发射受其颗粒大小的控制,而细风化层的热发射受岩石孔隙度的控制。

该研究的作者首先建立了一个与不同比例的细风化层与不同孔隙度的岩石混合的热发射例子库。

接下来,他们使用机器学习技术来教计算机如何在例子之间“连接点”。

然后,他们使用机器学习软件分析Bennu地表122个区域在白天和晚上观测到的热发射。

“只有机器学习算法才能有效地探索这么大的数据集,”坎比奥尼博士说。

科学家们发现,Bennu表面的细风化层并不是随机分布的,而是在岩石多孔性更强的地方,分布在地表的大部分地方。

他们得出的结论是,Bennu的多孔岩石很少产生细风化层,因为这些岩石被流星体的撞击压缩了,而不是破碎了。

就像海绵一样,岩石中的空隙缓冲了来自流星的冲击。

这些发现也与其他研究小组的实验室实验结果一致。

“基本上,撞击产生的大部分能量都被压碎了限制岩石碎裂和产生新的细风化层的孔隙,”美国国家科学研究中心(CNRS)和Côte d’azur天文台及大学拉格朗日实验室(Lagrange Laboratory at Côte d’azur Observatory and University)的博士后研究员克里萨·阿夫德利杜(Chrysa Avdellidou)博士说。

此外,当小行星日夜旋转时,Bennu岩石的加热和冷却引起的裂缝在多孔岩石中比在密度较大的岩石中进行得更慢,进一步阻碍了细风化层的产生。

“当OSIRIS-REx交付它的的样本)NASA戈达德太空飞行中心研究员、OSIRIS-REx项目科学家杰森·德沃金博士说。

“这包括测试岩石的物理性质来验证这项研究。”

发现出现在2021年10月7日的杂志上自然

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美国Cambioni。2021.由岩石孔隙度控制的小行星上的细风化层生成。自然598年,49-52;doi: 10.1038 / s41586 - 021 - 03816 - 5

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