Os cientistas pensaram que a superfície do asteróide Bennu seria como uma praia arenosa, abundante em areia fina e seixos, o que teria sido perfeito para coletar amostras. As observações anteriores do telescópio da órbita da Terra sugeriram a presença de grandes faixas de material de grão fino, chamado regolito fino, que é menor do que alguns centímetros.
Mas quando a nave espacial da missão de retorno de amostra de asteróide OSIRIS-REx liderada pela Universidade do Arizona, da NASA, chegou a Bennu no final de 2018, a equipe da missão viu uma superfície coberta de pedregulhos. A misteriosa falta de regolito fino tornou-se ainda mais surpreendente quando os cientistas da missão observaram evidências de processos capazes de transformar pedregulhos em regolito fino.
Uma nova pesquisa, publicada na Nature e liderada pelo membro da equipe da missão Saverio Cambioni, usou aprendizado de máquina e dados de temperatura de superfície para resolver o mistério. Cambioni era um estudante graduado no Laboratório Lunar e Planetário do UArizona quando a pesquisa foi conduzida e agora é um pós-doutorado distinto no Departamento de Ciências da Terra, Atmosféricas e Planetárias no Instituto de Tecnologia de Massachusetts. Ele e seus colegas finalmente descobriram que as rochas altamente porosas de Bennu são responsáveis pela surpreendente falta de regolito fino na superfície.
“O ‘REx’ no OSIRIS-REx significa Regolith Explorer, portanto, mapear e caracterizar a superfície do asteróide era o objetivo principal”, disse o co-autor do estudo e investigador principal da OSIRIS-REx, Dante Lauretta, professor regente de Ciências Planetárias da a Universidade do Arizona. “A espaçonave coletou dados de altíssima resolução para toda a superfície de Bennu, que estava abaixo de 3 milímetros por pixel em alguns locais. Além do interesse científico, a falta de regolito fino tornou-se um desafio para a própria missão, porque a espaçonave foi projetada para coletar tal material. ”
Para coletar uma amostra para retornar à Terra, a espaçonave OSIRIS-REx foi construída para navegar dentro de uma área em Bennu aproximadamente do tamanho de um estacionamento com 100 vagas. No entanto, por causa de vários pedregulhos, o local de amostragem seguro foi reduzido a aproximadamente o tamanho de cinco vagas de estacionamento. A espaçonave fez contato com sucesso com Bennu para coletar material de amostra em outubro de 2020.
Um começo difícil e respostas sólidas
“Quando as primeiras imagens de Bennu chegaram, notamos algumas áreas em que a resolução não era alta o suficiente para ver se havia pequenas rochas ou rególito fino. Começamos a usar nossa abordagem de aprendizado de máquina para separar o regolito fino das rochas usando emissão térmica (infravermelho ) de dados “, disse Cambioni.
A emissão térmica do regolito fino é diferente daquela de rochas maiores, pois a primeira é controlada pelo tamanho de suas partículas, enquanto a última é controlada pela porosidade da rocha. A equipe primeiro construiu uma biblioteca de exemplos de emissões térmicas associadas a regolitos finos misturados em diferentes proporções com rochas de porosidade variada. Em seguida, eles usaram técnicas de aprendizado de máquina para ensinar um computador como “conectar os pontos” entre os exemplos. Em seguida, eles usaram o software de aprendizado de máquina para analisar a emissão térmica de 122 áreas na superfície de Bennu observada durante o dia e a noite.
“Apenas um algoritmo de aprendizado de máquina poderia explorar com eficiência um conjunto de dados tão grande”, disse Cambioni.
Quando a análise dos dados foi concluída, Cambioni e seus colaboradores encontraram algo surpreendente: o regolito fino não foi distribuído aleatoriamente em Bennu, mas em vez disso, foi mais baixo onde as rochas eram mais porosas, que ficava na maior parte da superfície.
A equipe concluiu que muito pouco regolito fino é produzido pelas rochas altamente porosas de Bennu porque essas rochas são comprimidas em vez de fragmentadas por impactos de meteoróides. Como uma esponja, os vazios nas rochas amortecem o golpe dos meteoros que se aproximam. Essas descobertas também estão de acordo com experimentos de laboratório de outros grupos de pesquisa.
“Basicamente, uma grande parte da energia do impacto vai para esmagar os poros, restringindo a fragmentação das rochas e a produção de novos rególitos finos”, disse a co-autora do estudo Chrysa Avdellidou, pesquisadora de pós-doutorado no Centro Nacional Francês de Ciência Research (CNRS) ?Lagrange Laboratory do Côte d’Azur Observatory and University na França.
Além disso, as rachaduras causadas pelo aquecimento e resfriamento das rochas de Bennu conforme o asteróide gira durante o dia e a noite ocorrem mais lentamente em rochas porosas do que em rochas mais densas, frustrando ainda mais a produção de rególito fino.
“Quando o OSIRIS-REx entregar sua amostra de Bennu (para a Terra) em setembro de 2023, os cientistas serão capazes de estudar as amostras em detalhes”, disse Jason Dworkin, cientista do projeto OSIRIS-REx no Goddard Space Flight Center da NASA. “Isso inclui testar as propriedades físicas das rochas para verificar este estudo.”
Outras missões têm evidências para confirmar as descobertas da equipe. A missão Hayabusa 2 da Agência de Exploração Aeroespacial Japonesa para Ryugu, um asteróide carbonáceo como Bennu, descobriu que Ryugu também carece de regolito fino e tem rochas altamente porosas. Por outro lado, a missão Hayabusa da JAXA para o asteróide Itokawa em 2005 revelou rególito fino abundante na superfície de Itokawa, um asteróide do tipo S com rochas de uma composição diferente de Bennu e Ryugu. Um estudo anterior de Cambioni e seus colegas forneceu evidências de que as rochas de Itokawa são menos porosas do que as de Bennu e Ryugu, usando observações da Terra.
“Durante décadas, os astrônomos contestaram que pequenos asteróides próximos à Terra pudessem ter superfícies de rocha nua. A evidência mais indiscutível de que esses pequenos asteróides poderiam ter rególito fino substancial surgiu quando a espaçonave visitou os asteróides do tipo S Eros e Itokawa na década de 2000 e achou bom regolito em suas superfícies “, disse o co-autor do estudo Marco Delbo, diretor de pesquisa do CNRS, também do Laboratório Lagrange.
A equipe prevê que grandes faixas de regolito fino devem ser incomuns em asteróides carbonáceos, que são os mais comuns de todos os tipos de asteróides e acredita-se que tenham rochas de alta porosidade como Bennu. Em contraste, terrenos ricos em rególitos finos devem ser comuns em asteróides do tipo S, que são o segundo grupo mais comum no sistema solar, e acredita-se que tenham rochas mais densas e menos porosas do que os asteróides carbonáceos.
“Esta é uma peça importante no quebra-cabeça que impulsiona a diversidade das superfícies dos asteróides. Os asteróides são considerados fósseis do sistema solar, portanto, compreender a evolução por que passaram no tempo é crucial para compreender como o sistema solar se formou e evoluiu , “disse Cambioni. “Agora que sabemos essa diferença fundamental entre asteróides carbonáceos e do tipo S, as futuras equipes podem preparar melhor as missões de coleta de amostras, dependendo da natureza do asteróide alvo.”
A Universidade do Arizona lidera a equipe científica OSIRIS-REx e o planejamento de observação científica e processamento de dados da missão. O Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland, fornece gerenciamento de missão geral, engenharia de sistemas e segurança e garantia de missão para OSIRIS-REx. A Lockheed Martin Space em Littleton, Colorado, construiu a espaçonave e fornece operações de vôo. Goddard e KinetX Aerospace são responsáveis por navegar na nave OSIRIS-REx. OSIRIS-REx é a terceira missão do Programa de Novas Fronteiras da NASA, administrado pelo Marshall Space Flight Center da NASA em Huntsville, Alabama, para o Science Mission Directorate da agência em Washington, D.C.
Publicado em 10/10/2021 09h05
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