Пористые валуны с микротрещинами раскрыли тепловую загадку астероида Бенну

Когда зонд NASA OSIRIS-REx приблизился к астероиду Бенну, ученые ожидали увидеть гладкую поверхность, покрытую мелкой пылью. Вместо этого перед ними предстал хаотичный мир, усеянный огромными валунами.

Данные, полученные космическим телескопом Spitzer до прибытия миссии, указывали на низкую тепловую инерцию — способность породы накапливать и отдавать тепло. Такое поведение характерно для рыхлых песчаных поверхностей, которые быстро нагреваются и остывают. Однако крупные валуны, подобные тем, что покрывают Бенну, обычно удерживают тепло гораздо дольше. Это несоответствие заставило исследователей искать необычные физические свойства местных горных пород.

Когда образцы астероида были доставлены на Землю, ученые из Университета Аризоны приступили к их детальному анализу. Оказалось, что валуны Бенну обладают высокой пористостью — внутри них содержится множество пустот. Но одной лишь пористости оказалось недостаточно, чтобы объяснить столь стремительное рассеивание тепла. Тогда внимание переключилось на внутреннюю структуру камней, которая, как выяснилось, пронизана сложной сетью микроскопических разломов.

Эти микротрещины действуют как каналы для теплового потока, ускоряя его отвод в десятки раз быстрее, чем это происходило бы в монолитной породе. Чтобы проверить гипотезу, группа исследователей из Нагойского университета в Японии применила метод лазерной термографии. Они нагревали микроскопические участки на поверхности образцов и отслеживали распространение тепла с высоким пространственным разрешением.

Параллельно в Космическом центре имени Джонсона в Хьюстоне образцы сканировали с помощью рентгеновской компьютерной томографии. Это позволило создать точные трехмерные модели внутренней структуры валунов, включая расположение каждой поры и трещины. Затем специалисты объединили данные лазерных экспериментов и томографии, чтобы смоделировать тепловой поток для целых фрагментов породы.

Результаты моделирования с высокой точностью совпали с измерениями, которые зонд OSIRIS-REx проводил непосредственно на астероиде. Это подтвердило, что именно сочетание высокой пористости и разветвленной сети микротрещин определяет необычное тепловое поведение поверхности Бенну. Фактически каменные глыбы ведут себя с точки зрения термодинамики не как сплошные монолиты, а как рыхлые агрегаты.

Открытие имеет значение не только для понимания природы околоземных астероидов, но и для планирования будущих миссий. Знание тепловых свойств пород критически важно при разработке методов бурения, забора грунта и защиты космических аппаратов от перегрева. Кроме того, оно помогает уточнять модели эволюции малых тел Солнечной системы, в которых тепловой режим играет ключевую роль.

Источник: результаты исследования опубликованы в журнале Nature Geoscience и основаны на данных миссии NASA OSIRIS-REx.