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    Asteroide Ryugu scosso dall'impattore di Hayabusa2

    La differenza tra il DEM della superficie pre-impatto e il DEM della superficie post-impatto attorno al punto di impatto SCI. La scala di colori indica l'altezza della morfologia superficiale in metri, e il semicerchio tratteggiato mostra l'orlo del cratere SCI. Credito:Università di Kobe, JAXA, L'Università di Tokyo, Università di Kochi, Rikkyo University, Istituto di tecnologia di Chiba, Università Meiji, L'Università di Aizu, AIST.

    Professor Arakawa Masahiko (Scuola di specializzazione in Scienze, Università di Kobe, Giappone) e i membri della missione Hayabusa2 hanno scoperto più di 200 massi di dimensioni comprese tra 30 cm e 6 m, che è apparso di recente o si è spostato a causa del cratere da impatto artificiale creato dalla navicella spaziale giapponese Hayabusa2 Small Carry-on Impactor (SCI) il 5 aprile, 2019. Alcuni massi sono stati disturbati anche in aree fino a 40 metri dal centro del cratere. I ricercatori hanno anche scoperto che l'area di scuotimento sismico, in cui i massi di superficie sono stati scossi e spostati di un ordine di centimetri dall'impatto, esteso a circa 30 m dal centro del cratere. Hayabusa2 ha recuperato un campione di superficie nel punto nord del cratere SCI (TD2), e lo spessore dei depositi di materiale espulso in questo sito è stato stimato tra 1,0 mm e 1,8 cm utilizzando una mappa di elevazione digitale (DEM).

    Questi risultati sui processi di riaffioramento di un vero asteroide possono essere utilizzati come punto di riferimento per simulazioni numeriche di impatti di piccoli corpi, oltre agli impatti artificiali nelle future missioni planetarie come il Double Asteroid Redirection Test (DART) della NASA. I risultati saranno presentati al 52° meeting della AAS Division of Planetary Science il 30 ottobre nella sessione intitolata Asteroids:Bennu and Ryugu 2.

    Lo scopo dell'impatto su Ryugu con un proiettile SCI di ~13 cm era recuperare un campione del materiale del sottosuolo. Inoltre, ciò ha fornito una buona opportunità per studiare i processi di rinnovamento superficiale (resurfacing) che derivano da un impatto che si verifica su un asteroide con una gravità superficiale di 10 -5 della gravità terrestre. Il SCI è riuscito a formare un cratere da impatto, che è stato definito come un cratere SCI con un diametro di 14,5 m (Arakawa et al., 2020), e il campione di superficie è stato recuperato a TD2 (10,04°N, 300.60°E). Si è scoperto che l'area concentrica del centro del cratere, che ha un raggio quattro volte più grande del raggio del cratere, è stato anche disturbato dall'impatto della SCI, causando il movimento del masso.

    I ricercatori hanno successivamente confrontato le immagini della superficie prima e dopo l'impatto artificiale per studiare i processi di rifacimento della superficie associati alla formazione di crateri, come lo scuotimento sismico e il deposito di materiale espulso. Per fare questo, hanno costruito i profili del bordo del cratere SCI utilizzando una mappa di elevazione digitale (DEM) costituita dal DEM pre-impatto sottratto dal DEM post-impatto. Il profilo medio del cerchione è stato approssimato dall'equazione empirica di h=h R esp[-( r/R cerchio -1)/λ cerchio ] e i parametri misurati di h R e io cerchio erano 0,475 me 0,245 m, rispettivamente. Sulla base di questo profilo, lo spessore della coltre di materiale espulso del cratere SCI è stato calcolato ed è risultato essere più sottile di quello del risultato convenzionale per i crateri naturali, così come quello calcolato dalla teoria della formazione dei crateri. Però, questa discrepanza è stata risolta tenendo conto dell'effetto dei massi che apparivano sulle immagini post-impatto perché i profili dell'orlo del cratere derivati ​​dai DEM potrebbero non riuscire a rilevare questi nuovi massi. Secondo questo profilo del bordo del cratere, lo spessore dei depositi di materiale espulso a TD2 è stato stimato tra 1,0 mm e 1,8 cm.

    Mappa del coefficiente di cross-correlazione dell'area intorno al cratere SCI sovrapposta all'immagine post-impatto. Il coefficiente di correlazione incrociata è descritto dal gradiente di colore sulla mappa. Numeri e frecce indicano quattro proiezioni che mostrano il basso coefficiente di correlazione incrociata. Credito:Università di Kobe, JAXA, L'Università di Tokyo, Università di Kochi, Rikkyo University, Istituto di tecnologia di Chiba, Università Meiji, L'Università di Aizu, AIST.

    I 48 massi nell'immagine post-impatto potrebbero essere ricondotti alle loro posizioni iniziali nell'immagine pre-impatto, e si è scoperto che i massi di 1 m di dimensione sono stati espulsi diversi metri al di fuori del cratere. Sono stati classificati nei seguenti quattro gruppi in base ai loro meccanismi di movimento:1. flusso di scavo, 2. spinto dalla caduta di materiale espulso, 3. deformazione superficiale trascinata dal leggero movimento del masso di Okamoto, e 4. scuotimento sismico causato dall'impatto del SIC stesso. In tutti i gruppi, i vettori di movimento di questi massi sembravano irradiarsi dal centro del cratere.

    I 169 nuovi massi che vanno da 30 cm a 3 m di dimensione sono stati trovati solo nelle immagini post-impatto, e sono stati distribuiti fino a ~40 m dal centro del cratere. L'istogramma del numero di nuovi massi è stato studiato in ciascuna larghezza radiale di 1 m ad una distanza di 9-45 m dal centro del cratere, con il numero massimo di massi che si trova a una distanza di 17 m. Oltre i 17 m, il numero di massi è diminuito in funzione dell'aumento della distanza dal centro del cratere.

    La distribuzione dei vettori di movimento intorno al cratere SCI. Le frecce indicano il movimento di ogni masso dalle loro posizioni iniziali a seguito dell'impatto. Ogni colore mostra la distanza percorsa come segue:viola per 0-1 cm, blu per 1-3 cm, verde per 3-10 cm, arancione per 10-30 cm, e rosso per 30-100 cm. Credito:Università di Kobe, JAXA, L'Università di Tokyo, Università di Kochi, Rikkyo University, Istituto di tecnologia di Chiba, Università Meiji, L'Università di Aizu, AIST

    Per indagare ulteriormente su questo, è stata effettuata una valutazione del coefficiente di correlazione tra le immagini pre e post impatto. È stato scoperto che la regione a basso coefficiente di correlazione incrociata al di fuori del cratere SCI ha una struttura asimmetrica, che è molto simile all'area intorno al punto di impatto in cui sono stati depositati i detriti (Arakawa et al., 2020). Sulla base di un metodo di corrispondenza del modello che utilizza la valutazione del coefficiente di correlazione, gli spostamenti dei massi con coefficienti di correlazione incrociata superiori a 0,8 sono stati ricavati con una risoluzione di ~1 cm. Ciò indicava che questi spostamenti potevano essere causati dallo scuotimento sismico. I massi sono stati spostati di oltre 3 cm nell'area prossima al cratere SCI. Questo disturbo si estende su un'area fino a 15 m dall'impatto, con i vettori di movimento che si irradiano dal centro del cratere. Esistono ancora aree disturbate spostate di 10 cm nelle regioni più lontane di 15 m dal centro, tuttavia apparivano come chiazze di pochi metri e venivano distribuite in modo casuale. Per di più, la direzione di questi vettori di movimento nelle regioni lontane era quasi casuale e non c'erano prove chiare che indicassero la direzione radiale dal centro del cratere.

    Sono stati rilevati spostamenti superiori a 3 cm entro una distanza di 15 m con una probabilità superiore al 50%, e tra 15 m e 30 m con una probabilità di circa il 10%. Perciò, Arakawa et al. proporre, in accordo con Matsue et al. (2020) risultati sperimentali, che lo scuotimento sismico ha fatto muovere la maggior parte dei massi dell'area con un'accelerazione massima 7 volte maggiore della gravità superficiale di Ryugu (g ryugu ). Per di più, hanno anche scoperto che l'impatto ha spostato i massi con un'accelerazione massima compresa tra 7 g ryugu e 1 g ryugu in circa il 10% del territorio. Si spera che questi risultati informeranno future simulazioni numeriche di collisioni di piccoli corpi, così come missioni planetarie che comportano impatti artificiali.


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