Vědci se domnívali, že planetka Bennu má povrch připomínající písečnou pláž, kde dominuje jemný písek a drobné oblázky, což by bylo ideální pro odběr vzorků. Díky pozorováním pozemskými teleskopy se zdálo, že se tu nachází rozlehlé oblasti jemnozrnného materiálu (jemnozrnného regolitu), přičemž rozměry jeho části byly menší než pár centimetrů. Ovšem když k planetce koncem roku 2018 dorazila sonda OSIRS-REx, spatřily její kamery povrch pokrytý balvany. Už tak dost záhadný nedostatek jemného regolitu byl ještě záhadnější, když vědci pozorovali důkazy procesu, kterým by teoreticky mohly být balvany obrušovány na jemný regolit.

Nový výzkum publikovaný v časopisu Nature, který vedl Saverio Cambioni z University of Arizona využil strojového učení a data o povrchové teplotě k možnému vyřešení této záhady. Výzkum, který proběhl v univerzitní laboratoři Lunar and Planetary Laboratory ukázal, že značně porézní kameny na povrchu Bennu jsou zodpovědné za překvapivý nedostatek jemného regolitu na povrchu. „Písmena REx v názvu sondy OSIRIS-REx znamenají průzkumník regolitu (Regolith Expolorer), takže mapování a charakteristika povrchu planetky byly hlavními úkoly mise,“ říká spoluautor studie a hlavní vědecký pracovník mise OSIRIS-REx, Dante Lauretta z University of Arizona a dodává: „Sonda pořídila data celého povrchu s opravdu velmi vysokým rozlišením. V některých místech jsme se dokonce dostali na 3 milimetry na pixel. Kromě toho, že to byla pro vědce záhada, stal se nedostatek jemného regolitu výzvou pro misi samotnou, protože sonda byla postavena právě na odběr takového materiálu.“

„Když dorazily první fotky od Bennu, všimli jsme si, že v některých oblastech není rozlišení dost vysoké na to, abychom odlišili, zda v nich jsou malé kameny nebo jemný regolit. Začali jsme tedy používat metodu strojového učení, abychom odlišili jemný regolit od kamenů při použití infračervených dat o tepelném vyzařování,“ vysvětluje Cambioni. Vyzařování tepla z jemného regolitu je odlišné od vyzařování tepla z větších kamenů. V prvním případě je řízena velikostí částic, zatímco v druhém případě rozhoduje pórovitost horniny. Tým proto nejprve vytvořil datovou knihovnu tepelného vyzařování spojeného s jemným regolitem smíšeným v různých poměrech s kameny různé pórovitosti. Následně využili metod strojového učení, aby naučili počítač, jak má „propojit jednotlivé body“ mezi samostatnými příklady. Vědci analyzovali 122 oblastí na Bennu, které byly pozorovány během noci i během dne.

„Jedině strojové učení dokáže efektivně analyzovat datový balík této velikosti,“ přiznává Cambioni. Ten spolu se svými kolegy po dokončení analýzy objevil něco velmi zajímavého: Jemný regolit nebyl náhodně rozložen po povrchu Bennu. V těch několika málo oblastech, kde horniny nejsou pórovité, dosahovala až několika desítek procent. Naopak na většině povrchu, kde je pórovitost hornin vyšší, bylo jeho množství výrazně nižší. Tým tak došel k poznání, že vysoce porézní horniny vytváří jen velmi málo jemného regolitu, jelikož ty jsou po nárazech meteoroidů spíše stlačeny než roztříštěny. Podobně jako u mycí houby prázdný prostor mezi kameny funguje jako tlumič účinků dopadajících meteoroidů. Tyto poznatky jsou navíc ve shodě s laboratorními experimenty dalších vědeckých skupin.

„V zásadě se dá říct, že velká část energie z nárazu se využije k drcení pórů, což omezuje fragmentaci kamenů a vytváření nového jemného regolitu,“ shrnuje spoluautorka studie Chrysa Avdellidou, postdoktorandka ve Francouzském národním středisku pro vědecký výzkum (CNRS). Vědecký tým se navíc zaměřil na praskliny způsobené ohříváním a chladnutím kamenů na povrchu Bennu. Tyto změny teploty jsou způsobeny otáčením planetky kolem své osy, čímž se střídá den a noc. Ukázalo se, že porézní materiály jsou k tomuto praskání méně náchylné než kameny s vyšší hustotou, což dále omezuje produkci jemného regolitu.

„Až nám OSIRIS-REx v září 2023 doručí na zemi své vzorky, budou vědci studovat materiál v mnohem větších detailech,“ říká Jason Dworkin z Goddardova střediska v Greenbeltu, stát Maryland, který je členem vědeckého týmu kolem sondy OSIRIS-REx a dodává: „To obnáší zkoušky fyzikálních vlastností přivezených kamenů k prověření této studie.“ Ovšem, i další mise mají důkazy, které potvrzují objevy tohoto týmu. Japonská mise Hayabusa 2 k planetce Ryugu (uhlíkatá planetka podobná Bennu) také zjistila, že Ryugu nemá mnoho jemného regolitu, ale zato má velmi pórovité horniny. Oproti tomu japonská mise Hayabusa v roce 2005 odhalila na planetce Itokawa hojnost jemného regolitu. Itokawa je však planetka typu S a má tedy jiné složení než Bennu a Ryugu. Dřívější studie Cambioniho a kolegů již pomocí pozemských pozorování prokázala, že kameny na Itokawě jsou méně porézní než v případě Ryugu a Bennu.

„Celá desetiletí astronomové zpochybňovali možnost, že by malé blízkozemní planetky mohly mít povrch z holých kamenů,“ říká spoluautor studie Marco Delbo, ředitel výzkumu CNRS a dodává: „Nejvíce nezpochybnitelných důkazů o tom, že tyto malé planetky mohou mít značné množství jemného regolitu, se objevilo, když kosmické sondy navštívily začátkem tisíciletí planetky typu S, tedy objekty Eros a Itokawa, na jejichž povrchu našly jemný regolit.“ Experti z vědeckého týmu nyní předpovídají, že na uhlíkatých planetkách (nejběžnější ze všech pozorovaných typů), u nichž tým očekává vysokou pórovitost hornin (jako je tomu u Bennu) by měly být velké plochy jemného regolitu spíše neobvyklé. Odborníci naopak předpokládají, že oblasti bohaté na jemný regolit budou běžné na asteroidech typu S (druhý nejpočetnějším typ pozorovaných planetek ve Sluneční soustavě). U nich totiž odborníci očekávají hustší a méně porézní horniny než u uhlíkatých planetek.

„Je to důležitý kousek skládačky toho, co je důvodem různorodosti povrchů planetek,“ říká Cambioni a dodává: „Planetky by měly být pozůstatky mladé Sluneční soustavy, tudíž porozumění evoluci, kterou v průběhu věků prošly, je nezbytné k pochopení, jak naše Sluneční soustava vznikla a jak se vyvíjela. Teď, když známe tento zásadní rozdíl mezi uhlíkatými planetkami a planetkami typu S, budou moci budoucí týmy lépe připravit mise pro odběr vzorků v závislosti na povaze cílové planetky.“

Přeloženo z:
https://www.nasa.gov/

Zdroje obrázků:
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/pdco-20190328-up-slope-to-limb_0.jpg
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/bennu-beauty.jpg
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/pdco-20190321-top-down.jpg
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/20210409t142536s732ncml0v008.png
https://www.esa.int/…/17044289-1-eng-GB/Actual_Itokawa_asteroid_pillars.jpg