Por que o asteroide próximo à Terra Bennu tem tantas pedras em sua superfície? Antes do final de 2018, quando a espaçonave visitante da NASA OSIRIS-REx visitou Bennu, os cientistas esperavam que o asteróide tivesse uma superfície total ou parcialmente revestida por um regolito fino de areia e seixos.
Na verdade, o REx no OSIRIS-REx significa Regolith Explorer. Mas o OSIRIS-REx encontrou a superfície de Bennu coberta de pedregulhos e grandes rochas. Este mês (21 de outubro de 2021), os cientistas anunciaram que agora podem ter uma resposta para o mistério da rocha do asteroide Bennu.
O novo estudo, publicado na revista científica Nature em 6 de outubro de 2021, vem da Universidade do Arizona. O estudo sugere que rochas porosas são responsáveis pela falta de regolito fino na superfície de Bunnu.
O mistério da rocha do asteróide Bennu: rochas, mas sem areia
Os cientistas pensaram que Bennu seria coberto por um regolito fino. Imagens de close-up de uma espaçonave mostraram que ela estava quase completamente coberta por grandes pedregulhos. Como poderia ser? Como coautor e investigador principal da OSIRIS-REx, Dante Lauretta explicou em uma declaração da NASA:
“Mapear e caracterizar a superfície do asteróide era o objetivo principal. A espaçonave coletou dados de alta resolução para toda a superfície de Bennu, que caíram para 3 milímetros [1/10 polegada] 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 esse material.
Aprendizado de máquina
Saverio Cambioni, da Universidade do Arizona e do MIT e principal autor do novo artigo, tentou resolver o mistério usando aprendizado de máquina e dados de temperatura. Ele disse:
Quando as primeiras imagens de Bennu chegaram, notamos algumas áreas onde a resolução não era alta o suficiente para ver se havia pequenas rochas ou regolito fino. Começamos a usar nossa abordagem de Machine Learning para distinguir rególitos finos de rochas usando dados de emissão térmica (infravermelho). Somente o aprendizado de máquina poderia explorar com eficiência um conjunto de dados tão grande.
A radiação térmica, ou radiação de calor, ajudou os cientistas a diferenciarem o regolito fino e as rochas e pedregulhos maiores em Bennu. A radiação térmica é emitida por uma superfície aquecida em todas as direções. Bennu, cuja órbita ao redor do sol está no mesmo reino do sistema solar que a da Terra (daí o rótulo de asteróide próximo à Terra) fica um pouco mais perto do sol do que a Terra. O nome deste asteróide, Bennu, está relacionado a um antigo pássaro mitológico egípcio associado ao sol, à criação e ao renascimento. Assim como a Terra é aquecida pelo sol, Bennu também o é. A radiação térmica reemitida é o que permitiu aos cientistas resolver o mistério da rocha.
Ajudou porque a radiação térmica do regolito fino é diferente da das rochas maiores. No regolito fino, o tamanho das partículas controla a emissão térmica. Mas, em rochas maiores, a porosidade das rochas controla essa emissão.
Para os testes, os pesquisadores criaram uma biblioteca de amostras de emissões térmicas, com base em diferentes combinações de rególitos finos e rochas porosas. O aprendizado de máquina então “conectou os pontos” entre as amostras.
No total, 122 áreas em Bennu foram analisadas dessa forma, durante o dia e a noite.
Surpresas no Bennu
Os resultados foram surpreendentes para os pesquisadores. O regolito fino não foi simplesmente distribuído aleatoriamente na superfície do asteróide. Em vez disso, houve um aumento de várias dezenas de por cento nas poucas áreas onde as rochas não são porosas. No entanto, foi menor em regiões de rochas altamente porosas (a maior parte da superfície).
Os cientistas dizem que isso significa que as rochas porosas de Bennu produzem muito pouco regolito. Isso se deve ao fato de as rochas serem comprimidas em vez de estilhaçadas pelos impactos de meteoróides. Os vazios nas rochas funcionam como uma almofada, ajudando a protegê-las dos impactos. Em essência, as rochas são autoprotegidas até certo ponto contra impactos. Como co-autora Chrysa Avdellidou, cientista do Centro Nacional Francês de Pesquisa Científica (CNRS) e do Laboratório Lagrange do Observatório e Universidade Côte d’Azur na França, comentou:
Basicamente, grande parte da energia do impacto vai para o esmagamento dos poros restringindo a fragmentação das rochas e a produção de novos rególitos finos.
Cambioni e seus colegas também mostraram que as rachaduras causadas pelo aquecimento e resfriamento das rochas de Bennu ocorrem mais lentamente em rochas porosas do que em rochas mais densas. Isso acontece quando o asteróide gira durante o dia e a noite e impede ainda mais a produção de regolito fino.
Jason Dworkin, cientista do projeto OSIRIS-REx no Goddard Space Flight Center da NASA, acrescentou:
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. Isso inclui testar as propriedades físicas das rochas para verificar este estudo.
Diferentes tipos de asteróides
As descobertas são consistentes com as de outros asteróides e destacam as diferenças entre os diferentes tipos de asteróides. Por exemplo, Ryugu é um asteróide carbonáceo do tipo B rico em carbono, como o Bennu. Também é coberto por rochas porosas e carece de regolitos finos. Esses resultados vieram da missão Hayabusa2 do Japão.
Em contraste, Itokawa, um asteróide pedregoso do tipo S visitado pela missão Hayabusa anterior em 2005, tem regolito fino abundante em sua superfície. De acordo com isso, um estudo anterior descobriu que suas rochas são menos porosas do que as de Bennu e Ryugu.
Como co-autor Marco Delbo no CNRS and Lagrange Laboratory disse:
Durante décadas, os astrônomos contestaram que os asteróides pequenos próximos à Terra pudessem ter superfícies de rocha nua. A evidência mais indiscutível de que esses pequenos asteróides poderiam ter regolito fino substancial emergiu quando a espaçonave visitou os asteróides do tipo S Eros e Itokawa nos anos 2000 e encontrou regolito fino em suas superfícies.
Extrapolando os resultados para outros asteróides
As descobertas sugerem fortemente uma distinção fundamental entre asteróides carbonáceos e do tipo S. Com base nisso, os pesquisadores agora prevêem que em observações futuras de outros asteróides, os asteróides carbonáceos ficarão em grande parte livres de rególitos finos. Em asteróides do tipo S, entretanto, o regolito fino deve ser comum. Asteróides carbonáceos são os mais comuns no sistema solar. De acordo com Cambioni:
Esta é uma peça importante no quebra-cabeça que impulsiona a diversidade das superfícies dos asteróides. Os asteróides são considerados relíquias do início do sistema solar, portanto, compreender a evolução pela qual passaram no tempo é crucial para compreender como o sistema solar se formou e evoluiu. 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.
Como também observado no artigo:
Inferimos que mantas regolíticas são incomuns em asteróides carbonáceos, que são o tipo mais numeroso de asteróide. Em contraste, esses terrenos devem ser comuns em asteróides pedregosos, que têm rochas menos porosas e são o segundo grupo mais populoso por composição.
Um mundo primitivo com água e produtos orgânicos antigos
Bennu é uma antiga relíquia que sobrou da formação do sistema solar. OSIRIS-Rex encontrou evidências de minerais hidratados em sua superfície. Isso aponta para a água ancestral, provavelmente no corpo pai maior do qual Bennu se separou. Por ser rico em carbono, acredita-se que o Bennu também tenha compostos orgânicos em sua superfície, os precursores da vida.
OSIRIS-Rex está agora voltando para a Terra. A cápsula de retorno de amostra, com suas preciosas amostras de Bennu, deve pousar em 24 de setembro de 2023.
Resumindo: para uma surpresa para os cientistas, a espaçonave OSIRIS-REx encontrou o asteróide Bennu coberto de pedras, e não um regolito de areia fina como era de se esperar. Um novo estudo diz que isso ocorre porque as rochas em Bennu são muito porosas.
Publicado em 28/10/2021 02h06
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