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giovedì 21 marzo 2019

(101.955) BENNU, un asteroide sub-chilometrico che interseca l'orbita terrestre. by Andreotti Roberto - INSA

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Aggiornato il 09/02/2021

(101955) Bennu

101955 Bennu è un asteroide Apollo.
Le prime osservazioni provenienti dagli strumenti di bordo di Osiris-Rex confermano la presenza di minerali idrati diffusi e abbondanti.

Le osservazioni hanno anche identificato la presenza inaspettata di numerosi grandi massi. Diverse caratteristiche, come la mancanza di piccoli crateri e l’aspetto eterogeneo della superficie, suggeriscono che essa comprenda diverse regioni appartenenti a epoche diverse, alcune residue dal corpo progenitore e altre frutto di attività più recente.

Gli scienziati stimano che Bennu abbia un’età tra i 100 milioni e un miliardo di anni, quindi più vecchio di quanto previsto, e abbia avuto origine nella Cintura degli asteroidi.


Parametri orbitali:
Scoperto nel 1999, presenta un'orbita caratterizzata da un semiasse maggiore pari a 1,1259884 UA e da un'eccentricità di 0,2037449, inclinata di 6,03494° rispetto all'eclittica, passa quindi da un perielio di 0.89689 UA fino ad un afelio di 1.3559 UA, con un periodo di rivoluzione pari a 436.65 giorni.

( Grafico dell'orbita - JPL ).

Parametri fisici:
L'asteroide ha una forma quasi sferoidale con un diametro medio di circa 526 m, e le sue caratteristiche spettrali ne indicano la classificazione tra gli asteroidi carbonacei di tipo B, ha una massa di 7.8±0.9×1010 kg, con una densità di circa 1.26±0.070 kg/dm3
Presenta un periodo di rotazione di 4.288 h.

TEMPERATURE - osservate dalla sonda OSIRIS-REX:

 ( Nel grafico, le temperature registrate dalla sonda ed il flusso termico emesso dalla superficie ).

CAMPO GRAVITAZIONALE:
( Nel grafico si riportano le variazioni in gradi del lieve campo gravitazionale di Bennu, ed in alcuni casi si superano pure i 40° di inclinazione ).

La mappa 3D completa di OLA di Bennu:
Questa visione tridimensionale dell'asteroide Bennu è stata creata dall'altimetro laser OSIRIS-REx (OLA), fornito dalla Canadian Space Agency, sul veicolo spaziale OSIRIS-REx della NASA. Questa mappa globale 3D della topografia di Bennu è stata creata da circa 20 milioni di misurazioni effettuate dall'OLA. Dal 12 al 17 febbraio, OLA ha effettuato oltre 11 milioni di misurazioni della distanza tra OSIRIS-REx e la superficie di Bennu mentre il veicolo spaziale volava a meno di 2 km dalla superficie. Dal 2 luglio al 5 agosto, OLA ha effettuato ulteriori misurazioni utilizzando il suo trasmettitore laser a bassa energia (LELT). Il LELT è progettato per sparare 10.000 flash luminosi al secondo sull'asteroide e opera a circa 700 metri sopra la superficie di Bennu.


L'OLA ha ottenuto queste misurazioni lanciando impulsi laser su Bennu e misurando il tempo necessario affinché la luce rimbalzi sulla superficie dell'asteroide e ritorni allo strumento. La misurazione del tempo viene quindi tradotta in dati di altitudine. Usando questi dati, il team OLA ha creato il modello 3D della superficie di Bennu. I colori rappresentano la distanza dal centro di Bennu: le aree blu scuro si trovano circa 60 metri più in basso rispetto ai picchi indicati in rosso ).
Data di acquisizione: 5 agosto 2019

Superficie:
La sua superficie è caratterizzata da una miriade di massi di svariate dimensioni. Questo aspetto era atteso dalla comunità scientifica visto che Bennu, con i suoi 500 metri di diametro, è quello che viene definito un asteroide ‘rubble-pile’, cioè non monolitico, ma costituito da parte dei frammenti rocciosi che formavano l’asteroide genitore, dal quale si è formato in seguito ad un impatto distruttivo. Prima dell’arrivo a Bennu le osservazioni radar fatte da Terra tra il 1999 ed il 2012 avevano indicato che avremmo trovato un unico masso di dimensione non superiore ai 10 metri. In realtà, grazie ad immagini ad alta risoluzione prese dallo strumento PolyCam di Osiris-Rex, abbiamo misurato questo masso scoprendo che è lungo 56 metri. In aggiunta, abbiamo scoperto che ci sono altri 3 massi con dimensioni che superano i 40 metri ed una densità per chilometro quadrato di più di 200 massi grandi 10 metri. Questi massi enormi non possono essersi formati tutti a seguito degli impatti che hanno formato i crateri presenti su Bennu, perché per dare origine a materiale di risulta di tali dimensioni l’asteroide sarebbe stato totalmente disintegrato. Sono quindi gli antichi frammenti dell’asteroide padre da cui Bennu è nato.

Le analisi spettroscopiche fatte su Bennu, stanno mostrando un’inaspettata eterogeneità del materiale che costituisce l’asteroide: si sono osservate regioni molto scure, dove solo il 3 per cento della radiazione solare viene riflessa, e altre molto brillanti associate a massi di dimensione di qualche metro.
Bennu è l’unico asteroide osservato fino ad oggi in cui è stata rivelata sulla superficie la presenza di magnetite, materiale che si forma quando l’idrossido di ferro è ossidato dalla presenza di acqua, e, cosa ancor più sorprendente, l’enorme abbondanza di silicati idrati, ovvero minerali che hanno subito una profonda alterazione dovuta alla presenza di acqua liquida. Le osservazioni spettroscopiche ottenute dagli spettrometri Ovirs, che indaga nel visibile e nel vicino infrarosso, e Otes, che osserva invece nell’infrarosso termico, hanno mostrato l’affinità di Bennu con meteoriti condriti carbonacee di un tipo molto raro, ricche di carbonio e materiale organico.

( Queste tre immagini acquisite dalla sonda OSIRIS-REx della NASA mostrano un'ampia inquadratura e due primi piani di una regione dell'emisfero settentrionale di Bennu. L'immagine grandangolare (a sinistra), ottenuta dalla camera MapCam della navicella spaziale, mostra un'area di 180 metri di larghezza con molte rocce, tra cui alcuni grandi massi, e un "laghetto" di regolite, che è per lo più privo di grandi massi. Le due immagini più vicine, ottenute con la camera ad alta risoluzione PolyCam, mostrano dettagli di aree contenute nell'immagine MapCam, in particolare un masso di 15 metri (in alto) e il "laghetto" di regolite (in basso). I pixel della PolyCam hanno una larghezza di 31 metri e il masso fotografato ha all'incirca le stesse dimensioni di una megattera. Le immagini sono state scattate il 25 febbraio mentre la navicella spaziale era in orbita intorno a Bennu, a circa 1,8 km dalla superficie dell'asteroide. ).
( Crediti: NASA/Goddard/University of Arizona ).

( In foto un dettaglio della sua superficie ).

Contaminazione superficiale:
L’asteroide 101955 Bennu mostra segni di contaminazione da parte di materiale proveniente da un altro asteroide, molto probabilmente Vesta o un membro della sua famiglia. Si tratta della prima osservazione diretta della contaminazione di un asteroide carbonaceo come Bennu.
Gli scenari possibili che spiegherebbero la contaminazione superficiale di Bennu sono sostanzialmente due. Durante il viaggio dal progenitore alla sua orbita attuale, Bennu potrebbe essere stato colpito da uno o più piccoli asteroidi cosiddetti vestoidi, che avrebbero lasciato sulla sua superficie massi di origine esogena. Un’ipotesi alternativa, che a oggi appare la più plausibile, è invece che l’asteroide progenitore sia stato colpito da altri corpi prima della sua distruzione e Bennu conservi ancora oggi le tracce di questo evento. 

Il materiale esogeno sulla superficie di Bennu. Le immagini sono state acquisite dalle camere della suite Ocams, dedicate all’identificazione e alla misura dell’albedo del materiale; con i filtri della camera MapCam è stata possibile la prima indagine sulla sua composizione; lo spettrometro Ovirs ha ottenuto gli spettri per poter fare un’indagine approfondita. Infine, con i dati dell’altimetro Ora sono stati ottenute la dimensione e la riflettanza pancromatica delle immagini. Crediti: Della Giustina et al., Nature, 2020 ).

Il materiale esogeno è stato individuato e studiato grazie ai numerosi strumenti a bordo di Osiris-Rex. Sulla superficie scura di Bennu sono evidenti alcuni macigni delle dimensioni di appena qualche metro, decisamente diversi dal resto dell’asteroide e molto più brillanti. Successive analisi effettuate con alcuni filtri hanno lasciato supporre che la loro composizione fosse diversa da quella della maggior parte della superficie dell’asteroide e quindi sono stati analizzati i dati acquisiti dallo spettrometro Ovirs, che lavora nel visibile e vicino infrarosso. 
Dallo spettro dei massi, abbiamo capito che si trattava di minerali pirosseni, questo particolare tipo di minerali è caratteristico degli asteroidi più grandi che hanno subito un processo di differenziazione e non ci aspettavamo di trovarli su Bennu. 
Analisi successive hanno stabilito che la loro composizione è molto simile a quella delle meteoriti Hed (howardite-eucrite-diogenite) che pensiamo arrivino dall’asteroide Vesta.

Oltre a portare alla luce nuove conoscenze nello studio di Bennu e degli altri asteroidi carbonacei, questa scoperta pone nuove condizioni nell’evoluzione collisionale e dinamica della fascia principale interna degli asteroidi. 
Il risultato ci conferma che piccoli asteroidi rubble-pile, ovvero ri-aggregati dopo un urto catastrofico, possono mantenere traccia di eventi di mescolamento del materiale su scala del metro. 
Questa scoperta pone anche un forte contesto alle recenti osservazioni di contaminazioni nei meteoriti e ritrovamenti “esotici” come le meteoriti Kaidun e Almahata Sitta, cadute rispettivamente sulla Terra il 3 dicembre 1980 nello Yemen e in Sudan nel 2008.


Mappa:
( Mosaico elaborato dalle immagini della sonda della NASA ).

Nomenclature:
Tra i primi 12 nomi ricevuti il 31 gennaio 2020, c’era per esempio l’uccello della mitologia cherokee Tlanuwa a dare il nome alla Tlanuwa regio, un’ampia regione coperta di massi nell’emisfero sud dell’asteroide. C’erano Huginn e Munin saxum, due massi che portano il nome dei corvi che affiancano la divinità norrena Odino. Strix saxum ha il nome delle strigi, gli uccelli del malaugurio della mitologia romana.


Il secondo giro di nomi c’è stato il 26 marzo 2020, con per esempio Aellopus saxum da Aello, una delle arpie della mitologia greca, e Kongamato saxum da una creatura volante della mitologia zambiana. Sono stati anche introdotti nomi di uccelli non mitologici ma legati al mondo fantastico, come Odette e Odile saxum dal Lago dei Cigni di Čhaikovsij, Dodo saxum da Alice nel Paese delle meraviglie di Carroll, e Thorondor saxum, un masso che prende il nome dal re delle aquile della tolkieniana Terra di Mezzo.


L’aggiornamento del 1 febbraio 2021, riguarda soprattutto i nomi dei crateri, assenti nelle versioni precedenti. Ci sono ad esempio il Pegasus crater, dal famoso cavallo alato della mitologia greca, l’Alicanto crater, da un uccello della mitologia dell’Atacama, o ancora Wuchowsen crater, dallo spirito uccello in una leggenda degli Abenachi, una tribù di nativi americani, ecc.

Eiezioni:
Dalle osservazioni della sonda OSIRIS-REX, dall'arrivo su Bennu sono state osservate almeno 11 emissioni di getti di polvere, che poi lentamente ricade sulla superficie ed è un fenomeno inaspettato.
Questi getti hanno eiettato pure 4 blocchi che attualmente sono rimasti in orbita come mini-lune, assieme a parte della polvere.
Ipotesi:
Gli scienziati stanno valutando diverse ipotesi, potrebbe essere che l'interno di Bennu contenga del ghiaccio e/o altre sostanze volatili, che causano questi fenomeni, a testimonianza di questa ipotesi sull'asteroide sono stati trovati segni della presenza di idrossile, ed anche di magnetite, un minerale che si forma in presenza di acqua, tutto questo fa pensare che Bennu abbia avuto origine in una parte più esterna del sistema solare.

( In foto le eiezioni di polvere e blocchi intorno a Bennu ).

Teorie:
È un asteroide attivo che, sporadicamente, emette pietre nello spazio. I meccanismi più probabili per spiegare il fenomeno, osservato per la prima volta dalla sonda Osiris-Rex della Nasa, sono :
- la frammentazione superficiale per stress termico.
- la disidratazione dei fillosilicati .
- l'impatto con piccoli meteoroidi.
Da escludere, invece, la disintegrazione rotazionale e la sublimazione di ghiacci superficiali.

Dante Lauretta e il suo team, con la pubblicazione di un articolo su Science dal titolo accattivante: Episodes of particle ejection from the surface of the active asteroid (101955) Bennu, analizzano i dati trasmessi da Osiris-Rex, stabilendo che l’evento d’emissione del 6 gennaio era solo la punta dell’iceberg di una fenomenologia complessa. In realtà ci sono stati altri due eventi d’intensità paragonabile a quello del 6 gennaio, che detiene il record di 200 pietre osservate: il 19 gennaio (con 93 pietre) e l’11 febbraio 2019 (con 72 pietre), più tutta una serie di espulsioni minori.


Le rocce espulse nello spazio hanno dimensioni fino a circa 10 cm di diametro e velocità, rispetto a Bennu, fino ad alcuni metri al secondo. Gli scienziati, alla ricerca della causa dell’emissione, hanno anche individuato le zone da cui sono state espulse le pietre dei tre eventi maggiori, tuttavia queste località non si distinguono dal resto della superficie dell’asteroide per qualche caratteristica particolare: contengono pietre di tutte le dimensioni, così come depressioni circolari che potrebbero essere vestigia di antichi crateri da impatto come ce ne sono un po’ ovunque su Bennu.

Cause:
l’impatto di piccoli meteoroidi potrebbe portare all’emissione di rocce nello spazio. Ci si aspetta che il flusso di meteoroidi su Bennu sia paragonabile a quello della Terra (tolti gli effetti del focusing gravitazionale terrestre) quind facendo qualche stima, si trova che il flusso di meteoroidi nello spazio interplanetario sarebbe più che sufficiente per giustificare l’emissione di rocce osservata.
- la fratturazione termica delle rocce. In effetti, gli eventi maggiori osservati sono avvenuti tutti durante il pomeriggio locale della zona di emissione. Lo stress termico a cui sono sottoposte le rocce durante una rotazione dell’asteroide è notevole: l’escursione termica è dell’ordine di 150 °C per una zona posta alle medie latitudini. Questi ripetuti stress termici a cui le rocce sono sottoposte possono portare alla frammentazione improvvisa e, considerato il regime di microgravità di Bennu, all’espulsione nello spazio.
Questo spiegherebbe come mai l’evento  maggiore, quello del 6 gennaio, sia avvenuto in coincidenza del passaggio al perielio (punto dell’orbita più vicino al Sole), e perché l’espulsione avvenga un po’ in tutte le direzioni ed anche perché i successivi eventi maggiori siano stati di minore intensità rispetto al primo, in quanto l’asteroide si stava allontanando dal Sole.
la disidratazione dei fillosilicati, potrebbe portare all’evaporazione ed all’espulsione di gas attraverso le fratture o i buchi della pietra, generando un “effetto razzo” in grado di lanciare nello spazio le rocce interessate.

Le pietre espulse nello spazio in parte ricadono sulla superficie di Bennu e in parte entrano in orbita eliocentrica, formando una rarefatta corrente di meteoroidi che avviluppa l’orbita dell’asteroide: lo stesso processo avviene per le comete, anche se su scala maggiore. Considerato che la distanza minima fra l’orbita della Terra e quella di Bennu è di soli 500mila km, questi meteoroidi, incontrando l’atmosfera terrestre, potrebbero dare vita ad uno sciame di meteore di debole intensità, visibile attorno al 23 settembre di ogni anno. Il radiante di questo sciame di meteore cadrebbe nell’emisfero australe, nella costellazione dello Scultore, poco visibile dall’emisfero nord. Tuttavia, il numero di meteoroidi della corrente di Bennu è talmente basso che sarebbe difficile distinguere le meteore originate dall’asteroide dal rumore di fondo delle meteore sporadiche.

Rischio d'impatto:
Il nodo ascendente della sua orbita si trova prossimo all'orbita della Terra e questo permette una serie di passaggi molto ravvicinati, ed alcuni di esse potrebbero condurre ad un impatto dalle conseguenze catastrofiche.
Nel 2009 Andrea Milani, professore presso la Facoltà di Matematica dell'Università di Pisa, ha individuato in uno studio di dinamica orbitale, una serie di otto potenziali impatti con la Terra tra gli anni che vanno dal 2169 ed il 2199.
Comunque la probabilità d'impatto collettiva dipende dalle proprietà fisiche dell'oggetto, e dall'accellerazione data dall'effetto YORP, che sarà studiato dalla sonda OSIRIS-REx, al momento poco conosciute, ma non sarebbe superiore allo 0,07% per tutti gli otto incontri.


Idrossile:
Su Bennu sono state trovate molecole del gruppo idrossile (-OH), in pratica un precursore dell’acqua.
Il gruppo idrossile rinvenuto si trova nel reticolo cristallino dei minerali argillosi presenti sulla superficie di Bennu e che gli scienziati ritengono si siano formati all’inizio del Sistema solare almeno 4,5 miliardi di anni fa. La scoperta di idrossile significa che nel corso della sua esistenza il materiale roccioso di Bennu ha interagito con l’acqua, è possibile che Bennu sia una parte di un corpo più grosso tipo Cerere smembrato da varie collisioni, oppure da un evento cataclismatico ancora più grande come uno scontro planetario. Questi risultati fanno pensare che Bennu possa essere un'oggetto con caratteristiche sia di asteroide che cometarie, insomma sulla linea di confine (Leggi QUI).

( Queste due foto dell’emisfero sud di (101955) Bennu sono state riprese il 17/01/19 da una distanza di circa 1.6 km. Le immagini sono state elaborate, per rivelare al meglio le caratteristiche sulla superficie. Il grande masso, completamente visibile nel bel mezzo dell’immagine di sinistra e in parziale ombra nella parte inferiore dell’immagine di destra, è largo circa 50 metri ).

( Grazie a queste immagini si sta cercando di fare una mappa di tutti i massi presenti in superficie, con questi dati in mano, gli scienziati dovrebbero essere in grado di trarre conclusioni su come funziona Bennu. Forse le rocce più leggere sono più piccole, suggerendo che sono costituiti da materiale che si rompe più facilmente. Forse i massi in movimento indicano che l'asteroide li sta scuotendo intorno alla sua superficie ).

Rotazione:
Una nuova ricerca sulla rivista Geophysical Research Letters , mostra che Bennu sta girando più velocemente nel tempo - un'osservazione che aiuterà gli scienziati a capire l'evoluzione degli asteroidi, la loro potenziale minaccia per la Terra e se potrebbero essere estratti per le risorse.
La nuova ricerca rileva che la rotazione dell'asteroide sta accelerando di circa 1 secondo al secolo. In altre parole, il periodo di rotazione di Bennu si accorcia di circa 1 secondo ogni 100 anni.
Mentre l'aumento della rotazione potrebbe non sembrare molto, per un lungo periodo di tempo può tradursi in cambiamenti drammatici. Se l'asteroide gira sempre più velocemente nel corso di milioni di anni, secondo gli autori dello studio potrebbe perdere pezzi di sé o sfaldarsi.  
Per comprendere la rotazione di Bennu, gli scienziati hanno studiato i dati dell'asteroide prelevato dalla Terra nel 1999 e nel 2005, insieme ai dati presi dal Telescopio Spaziale Hubble nel 2012. Fu quando guardarono i dati di Hubble che notarono la velocità di rotazione del l'asteroide nel 2012 non corrisponde abbastanza alle loro previsioni basate sui dati precedenti.  Il cambiamento nella rotazione di Bennu potrebbe essere dovuto a un cambiamento nella sua forma. Simile a come i pattinatori sul ghiaccio acceleri mentre tirano le loro braccia, un asteroide potrebbe accelerare man mano che perde materiale.
Nolan e i suoi coautori suggeriscono che la ragione dell'aumento della rotazione di Bennu è più probabile a causa di un fenomeno noto come effetto YORP. La luce solare che colpisce l'asteroide viene riflessa nello spazio. Il cambiamento nella direzione della luce che entra ed esce spinge sull'asteroide e può farlo ruotare più velocemente o più lentamente, a seconda della sua forma e rotazione.

La misurazione del tasso di accelerazione di Bennu combinato con l'arrivo di OSIRIS-REx sull'asteroide offre agli scienziati una grande opportunità per convalidare i risultati del nuovo studio e testare le teorie sull'effetto YORP . 
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IL SISTEMA SOLARE ELENCO POST di Andreotti Roberto - INSA
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