Osiris-Rex: ecco perché le superfici di alcuni asteroidi sono rocciose

Prima di arrivare all’asteroide Bennu, gli scienziati si aspettavano di trovare una superficie simile a una spiaggia, con sabbia e ciottoli, che sarebbe stata perfetta per raccogliere campioni. Ma una volta in loco la sonda Osiris-Rex ha trovato una distesa di massi al posto della regolite nonostante dei processi in atto che sarebbero in grado di frantumarli. Adesso una ricerca ha scoperto come le rocce porose siano responsabili di questo fenomeno.

Grazie ai dati e alla mappatura dell’asteroide Bennu da parte della sonda Osiris-Rex, una nuova ricerca ha utilizzato dati di machine learning e temperatura superficiale per risolvere il mistero della massicia presenza di massi al posto della regolite. Il “Rex” del nome OSIRIS-REx stava appunto per Regolith Explorer e la mappatura e caratterizzazione della superficie dell’asteroide era uno degli obiettivi principali della missione. Il veicolo spaziale è riuscito a raccogliere dati ad altissima risoluzione dell’intera superficie di Bennu, che in alcuni punti ha raggiunto la precisione di 3 millimetri per pixel e la sonda stessa era stata progettata per raccogliere campioni di regolite.

Rocce o regolite?

Quando le prime immagini di Bennu vennero trasmesse a Terra gli scienziati avevano notato alcune aree in cui la risoluzione non era abbastanza alta per stabilire se vi fossero rocce o regolite più fine. Si è quindi deciso di utilizzare l’apprendimento automatico per distinguere la regolite fine dalle rocce utilizzando l’emissione termica a infrarossi raccolta dai dati.

L’emissione termica della regolite è diversa da quella delle rocce più grandi, perché la dimensione delle sue particelle controlla la prima, mentre la seconda è controllata dalla porosità della roccia. Il team ha quindi costruito una libreria di emissioni termiche associate a regolite mescolata in diverse proporzioni con rocce di varia porosità. Successivamente con l’apprendimento automatico, l’unico strumento in grado di effettuare un analisi efficiente su set di dati così grandi, un computer ha iniziato a ad analizzare 122 aree sulla superficie di Bennu, osservate sia di giorno che di notte.

Dopo che l’analisi dei dati è stata completata gli scienziati hanno riscontrato un risultato sorprendente: la regolite non si era distribuita casualmente su Bennu ma era in percentuali di decine di centinaia di quantità maggiori in quelle poche aree in cui le rocce non erano porose mentre era sistematicamente più bassa là dove le rocce avevano una porosità più elevata, ovvero la maggior parte della superficie dell’asteroide.  

Il team ha concluso che dalle rocce altamente porose di Bennu venga prodotta pochissima regolite perché queste vengono compresse anziché essere frammentate dagli impatti di meteoroidi: come una spugna, i vuoti all’interno delle rocce attutiscono il colpo dei meteoroidi in arrivo.  Gran parte dell’energia dell’impatto va a schiacciare i pori limitando la frammentazione delle rocce e la produzione di nuova regolite. Inoltre, gli scienziati hanno dimostrato che le fratture causate dal riscaldamento e dal raffreddamento delle rocce di Bennu mentre l’asteroide ruota durante il giorno e la notte procede più lentamente nelle rocce porose rispetto alle rocce più dense, creando un ulteriore ostacolo alla produzione di regolite.

Quando OSIRIS-REx consegnerà il suo campione di Bennu sulla Terra nel settembre 2023, gli scienziati saranno in grado di studiare i campioni in dettaglio e potranno testare le proprietà fisiche delle rocce per confermare questo studio.

Il team prevede che le ampie strisce di regolite non dovrebbero essere molto presenti sugli asteroidi carboniosi, il più comune dei tipi di asteroidi osservati, e che si aspetta di trovarvi rocce ad alta porosità come su Bennu. Al contrario, i terreni ricchi di regolite fine potrebbero essere comuni sugli asteroidi di tipo S, la seconda tipologia di asteroidi più popolosa osservato nel sistema solare, che hanno presumibilmente rocce più dense e meno porose.

Grazie a queste differenze fondamentali tra i tipi di asteroidi, in futuro gli scienziati potranno preparare al meglio le missioni di raccolta campioni a seconda degli obiettivi selezionati.

Riferimenti:

• https://www.nasa.gov/feature/goddard/2021/nasa-mission-helps-solve-a-mystery-why-are-some-asteroid-surfaces-rocky
• https://www.nature.com/articles/s41586-021-03816-5

Immagine di copertina:

Vista della superficie dell’asteroide Bennu. Credits: NASA/Goddard/Università dell’Arizona