الكويكب بينو مغطى بالصخور والصخور الضخمة. والآن بعد أن ألقت المركبة الفضائية أوزيريس ريكس نظرة فاحصة على تلك الصخور ، أصبح الباحثون قادرين على رؤية شيء مثير للدهشة لجسم خال من الهواء: الصخور بها شقوق صغيرة وشقوق.
القضية؟
على الأرجح أن الشقوق ناتجة عن اختلافات واسعة في درجات الحرارة ، مع تسخين أشعة الشمس للصخور أثناء النهار ، ثم تهدأ بسرعة في الليل. تحدث هذه العملية بسرعة وبشكل متكرر ، حيث يقوم Bennu بدوران كامل على محوره كل 4.3 ساعة.
قال جيمي مولارو من معهد علوم الكواكب في توكسون ، أريزونا: 'هذه هي المرة الأولى التي يُلاحظ فيها دليل على هذه العملية ، التي تسمى التكسير الحراري ، بشكل قاطع على جسم بدون غلاف جوي'. مولارو هو المؤلف الرئيسي لكتاب أ بحث منشور اليوم في Nature Communications. 'إنها قطعة واحدة من اللغز تخبرنا كيف كان شكل السطح ، وكيف سيكون بعد ملايين السنين من الآن.'
على الأرض ، السبب الرئيسي لتكسير الصخور هو التجوية. يمكن أن تتسرب مياه الأمطار إلى صدوع أو شقوق صغيرة في الصخور ، وإذا انخفضت درجة الحرارة إلى ما دون درجة التجمد ، يتحول الماء إلى جليد ويتوسع ، مما يؤدي إلى اتساع الشقوق.
ولكن بالطبع ، لا يوجد طقس في بينو بدون الغلاف الجوي. ومع ذلك ، فإن التقلبات في درجات الحرارة يمكن أن يكون لها تأثير مماثل. في أي وقت تتعرض صخرة لتغير في درجة الحرارة ، فإن السطح إما أن يتمدد أو ينكمش. ونظرًا لأن الصخر موصل رديء للحرارة ، فإن سطح الصخر سوف يتمدد أو ينكمش أكثر من مركز الصخر. سيؤدي ذلك إلى حدوث تشققات إجهادية في سطح الصخور.
ميزات التقشير على وجه منحدر (أ) وعلى الصخور (ب و) بأحجام وموقع متفاوتين على كويكب بينو من الصور التي التقطتها مركبة الفضاء أوزيريس ريكس التابعة لناسا. القبة الساطعة في أفق اللوحة (أ) عبارة عن صخرة خلف منحدر التقشير. الائتمان: ناسا / جودارد / جامعة أريزونا.
قال أوزيريس ريكس (OSIRIS-REx): 'مثل أي عملية تجوية ، يتسبب التكسير الحراري في تطور الصخور وأسطح الكواكب بمرور الوقت - من تغيير شكل وحجم الصخور الفردية ، إلى إنتاج الحصى أو الثرى الدقيق ، إلى تكسير جدران الحفرة'. الأصول ، التفسير الطيفي ، تحديد الموارد ، Security-Regolith Explorer) الباحث الرئيسي دانتي لوريتا من جامعة أريزونا ، توكسون. 'مدى سرعة حدوث ذلك بالنسبة لعمليات التجوية الأخرى يخبرنا كيف وكيف تغير السطح بسرعة.'
ألقى العلماء بفكرة أن التكسير الحراري يمكن أن يكون عملية تجوية مهمة على الأجسام الخالية من الهواء مثل الكويكبات لأن الكثيرين يعانون من اختلافات شديدة في درجات الحرارة بين النهار والليل ، مما يضاعف من الإجهاد.
يمكن أن تصل الارتفاعات النهارية على Bennu إلى أعلى مستوياتها في النهار تقريبًا في Bennu ويمكن أن تصل إلى حوالي 400 درجة كلفن (260 درجة فهرنهايت) ، وتنخفض أدنى مستوياتها في الليل إلى 200 درجة كلفن (-100 درجة فهرنهايت).
الشقوق الموجودة في صخور بينو صغيرة إلى حد ما ويصعب رؤيتها ، خاصة قبل أن تبدأ أوزيريس ريكس في تنفيذ الجسور القريبة من الكويكب ، استعدادًا للهبوط على السطح في أكتوبر 2020 لجمع العينات. ولكن خلال الشهرين الماضيين ، انحدرت المركبة الفضائية إلى مسافة 75 مترًا (246 قدمًا) من سطح بينو ، وشهدت المناورات السابقة أنها تقترب من مسافة 250 مترًا (820 قدمًا). للحصول على صور عالية الدقة للتحضير لجزء جمع العينات من المهمة.
نموذج ثلاثي الأبعاد لبينو. حقوق الصورة: ناسا لتطبيقات تكنولوجيا التصور والتطوير (VTAD)
يمكن أن تنتج العمليات الأخرى ميزات مماثلة ، لكن تحليل الفريق استبعدها. إلى جانب العوامل الجوية ، يمكن أن تتشقق الصخور التي تقلص بفعل النشاط التكتوني أيضًا ، لكن بينو صغير جدًا لمثل هذا النشاط. تحدث تأثيرات النيازك على Bennu ويمكنها بالتأكيد تكسير الصخور ، لكنها لن تسبب أنواع التصدع والتآكل الأخرى التي تراها المركبة الفضائية. أيضًا ، لا توجد أي علامة على وجود فوهات ارتطامية في مكان حدوث التصدع.
قال مولارو: 'لقد لاحظنا أدلة على حدوث تصدع حراري على الأرض وعلى المريخ ، وكلا البيئتين اللتين قد تلعب فيهما العوامل الجوية الكيميائية دورًا'. 'لذلك ، بينما كان من الممكن نظريًا حدوث التكسير الحراري على الجسم الخالي من الهواء بمفرده ، لم يكن من الواضح ما إذا كانت الضغوط ستكون قوية بما يكفي للتسبب في نمو التشققات في غياب التأثيرات الكيميائية أم لا.'
هذه الخريطة العالمية لسطح الكويكب بينو عبارة عن فسيفساء من الصور التي جمعتها مركبة الفضاء OSIRIS-REx التابعة لناسا بين 7 مارس و 19 أبريل 2019. Credit: NASA / Goddard / University of Arizona
قال مولارو إن ملاحظات المركبة الفضائية تتماشى مع النماذج العلمية لانهيار الصخور الناجم عن الحرارة مع عدم وجود آليات أخرى للعوامل الجوية.
قال مولارو: 'تُظهر الصخور الموجودة على بينو العديد من العلامات المحتملة للتصدع الحراري ، لكن أوضحها هو الصور التي تظهر تقشرًا ، حيث تتقشر طبقات رقيقة من المواد من أسطح الصخور'. 'توفر هذه النتائج دليلاً جوهريًا ومقنعًا على أن التكسير الحراري يلعب دورًا مهمًا على أسطح الجسم الخالية من الهواء ، والتي لها آثار كبيرة لفهم تطور أسطح الكويكبات ومداراتها ومجموعاتها.'
وجد فريق البعثة ميزات تتوافق مع التصدع الحراري باستخدام مجموعة الكاميرا OSIRIS-REx (OCAMS) الخاصة بالمركبة الفضائية ، والتي يمكنها رؤية ميزات في Bennu أصغر من سنتيمتر واحد (حوالي 0.4 بوصة). ووجد دليلًا على التقشير ، حيث من المحتمل أن يتسبب التصدع الحراري في تقشر طبقات صغيرة رقيقة (1-10 سم) من الأسطح الصخرية. التقطت المركبة الفضائية أيضًا صورًا لشقوق تمر عبر الصخور في اتجاه الشمال والجنوب ، على طول خط الضغط الذي سينتج عن التصدع الحراري في بينو.
سيساعد هذا الاكتشاف على Bennu في الاستكشافات المستقبلية للأجسام الأخرى الخالية من الهواء.
قال مولارو: 'ليس لدينا قيود جيدة حتى الآن على معدلات الانهيار من التكسير الحراري ، ولكن يمكننا الحصول عليها الآن حيث يمكننا بالفعل مراقبة الأدلة على ذلك لأول مرة في الموقع.'
يوضح مفهوم هذا الفنان أن المركبة الفضائية OSIRIS-REx التابعة لناسا تنحدر نحو الكويكب بينو لجمع عينة من سطح الكويكب. ستتم إجراءات أخذ العينات في 20 أكتوبر. الائتمان: ناسا / جودارد / جامعة أريزونا
سيهبط أوزيريس ريكس لفترة وجيزة على سطح بينو في محاولة لاستخراج عينات من السطح. تمت جدولة هذا حاليًا في 20 أكتوبر 2020. إذا لم تنجح المحاولة الأولى ، فسيكون OSIRIS-Rex مجهزًا لمحاولات متعددة لجمع العينات. بمجرد اكتمال المهمة في عام 2021 ، ستعود OSIRIS-REx إلى موطنها ، وتجلب حمولتها الأصلية القيمة إلى الأرض في سبتمبر 2023. إذا سارت الأمور كما هو مخطط لها ، ستتم دراسة العينات على الأرض لعقود قادمة.
مصادر:
معهد علوم الكواكب
ناسا
ورقة في Nature Communica نشوئها
