Der Bénou-Asteroid: Ein rotierender Trümmerhaufen

Die Offenbarung einer unwahrscheinlichen Struktur

Der 1999 entdeckte Asteroid (101955) Bénou ist ein Apollo-ähnliches Objekt mit einem Durchmesser von etwa 492 m. Seine durchschnittliche Dichte von nur 1,19 g/cm³ weist darauf hin, dass es sich nicht um einen monolithischen Block handelt, sondern um ein Aggregat aus Gestein, Sand und Staub, das durch Schwerkraft und schwache Kohäsionskräfte zusammengehalten wird.

Der Asteroid Bénou, Ziel der OSIRIS-REx-Mission, verblüffte Planetologen, indem er eine einzigartige Struktur enthüllte: ein lockeres Agglomerat kosmischer Trümmer, die durch schwache Gravitationskräfte zusammengehalten werden. Im Gegensatz zu monolithischen Asteroiden gehört Benu zur Klasse der „Trümmerhaufen“, bei denen die Fragmente so schwach gebunden sind, dass ihre durchschnittliche Dichte \( (1,26 \pm 0,07 \, \text{g/cm}^3) \) geringer ist als die von Kohle.

Bénou schleudert Steine ​​ins All: Das überraschende Verhalten eines rotierenden Asteroiden

Die schnelle Rotation von Bénou (eine vollständige Umdrehung in 4,3 Stunden) erzeugt am Äquator eine Zentrifugalkraft von 0,0001 g, die ausreicht, um Partikel auszuwerfen. Dieses Phänomen erklärt die von OSIRIS-REx beobachteten „Massenverlustereignisse“, bei denen Fragmente von 10 cm in den Weltraum projiziert werden. Die Theorie besagt, dass ein Asteroid dieser Zusammensetzung eine Rotationsgeschwindigkeit von mehr als 4,1 h/Umdrehung nicht überleben sollte, ohne aufzubrechen.

Quelle :Lauretta et al., 2019 – IkarusUndNaturastronomie (2019).

Interne Mechanik und Gravitationsbeschränkungen

In einem Trümmerhaufen wie Bénou resultiert das innere Gleichgewicht aus einem Kompromiss zwischenSchwerkraftUndZentrifugalkräfteim Zusammenhang mit der Rotation. Die durchschnittliche Gravitationsspannung an der Oberfläche kann durch \(\sigma_g \ approx \rho g r\) geschätzt werden, wobei \(\rho\) die durchschnittliche Dichte, \(g\) die Oberflächenbeschleunigung und \(r\) der Radius ist. Für Bennu liegt \(g\) in der Größenordnung von \(10^{-5}\) m/s², was bedeutet, dass die Schwerkraft dort 100.000 Mal schwächer ist als auf der Erde.

Diese geringe Schwerkraft impliziert, dass der verbleibende Zusammenhalt (Van-der-Waals-Kräfte zwischen Körnern, möglicherweise zementierendes Eis) eine wichtige Rolle für die Stabilität spielt. Eine Rotationsbeschleunigung über die interne Roche-Grenze hinaus würde zum Herausschleudern von Blöcken führen, vor allem im Äquatorbereich, wo die Zentrifugalkraft am größten ist. Numerische Modellierungen deuten darauf hin, dass ein Zeitraum von weniger als 2,2 Stunden Bénou mechanisch instabil machen würde.

Das Erbe einer katastrophalen Kollision

Spektralanalysen deuten darauf hin, dass Bénou wahrscheinlich von einem übergeordneten Asteroiden der Polana-Familie stammt, der selbst bei einer Kollision vor 0,7 bis 2 Milliarden Jahren fragmentiert wurde. Seine Zusammensetzung aus hydratisierten Schichtsilikaten weist darauf hin, dass dieser Mutterkörper einen Durchmesser von mindestens 100 km hatte und mehrere Millionen Jahre lang flüssiges Wasser in sich enthielt.

Die historische Rückkehr von Proben zur Erde

DER24. September 2023, die OSIRIS-REx-Probenkapsel landete um 13:52 Uhr. UTC in der Wüste von Utah nach einer 7-jährigen interplanetaren Reise. Diese Rückkehr stellt die größte jemals auf der Erde gemeldete Asteroidenprobe dar (geschätzt zwischen 250 g und 1 kg) und übersteigt die von Hayabusa2 aus Ryugu gemeldeten 5,4 g bei weitem.

Ein sorgfältiger Genesungsprozess

Die Kapsel ist durch einen Hitzeschild geschützt, der dem Wiedereintritt in die Atmosphäre standhalten kann12 km/s, wurde per Radar geortet und dann von einem Spezialteam der NASA geborgen. Die Verfahren vonkontrollierte Kontaminationwaren entscheidend, um den primitiven Charakter der Proben zu bewahren:

• Mobiler Reinraumtransport zum Landeplatz
• Einführung in eine gespülte Stickstoffkammer im Johnson Space Center
• Vorläufige Analyse unter kontrollierter Atmosphäre (N₂bei 99,999 % Reinheit)

Erste wissenschaftliche Entdeckungen

Besonders bemerkenswert: die Anwesenheit vonKohlenstoffkügelchenähnlich denen, die in primitiven Meteoriten gefunden werden, aber mit einer viel besser erhaltenen Struktur dank der Abwesenheit terrestrischer Kontamination.

Quelle :Aktualisierungen der NASA OSIRIS-REx-MissionUndWissenschaftsmagazin (2023).

Herausforderungen für die Weltraumforschung

Die brüchige Natur von Bénou verwandelte die Probenentnahme durch OSIRIS-REx in eine gefährliche Operation. Am 20. Oktober 2020 drang der TAGSAM-Arm 48,8 cm unter die Oberfläche ein – viel mehr als die vorhergesagten 5 cm – und zeigte eine mechanische Festigkeit von weniger als 0,01 MPa (100-mal weniger als terrestrischer Sand). Diese Entdeckung stellt die Protokolle künftiger Missionen zu kohlenstoffhaltigen Asteroiden in Frage.