Il 3 dicembre dopo aver percorso miliardi di chilometri dalla Terra, La navicella spaziale OSIRIS-REx della NASA ha raggiunto il suo obiettivo, Bennu, e ha dato il via a quasi due anni, indagine ravvicinata dell'asteroide. Ispezionerà quasi ogni centimetro quadrato di questo antico ammasso di macerie rimasto dalla formazione del nostro sistema solare. In definitiva, la navicella raccoglierà un campione di ciottoli e polvere dalla superficie di Bennu e lo consegnerà sulla Terra nel 2023.

Generazioni di scienziati planetari potranno studiare pezzi dei materiali primitivi che hanno formato il nostro vicinato cosmico e comprendere meglio il ruolo che gli asteroidi possono aver svolto nel fornire composti che formano la vita ai pianeti e alle lune.

Ma non è solo la storia che la missione su Bennu aiuterà a svelare. Gli scienziati che studiano la roccia attraverso gli strumenti di OSIRIS-REx nello spazio plasmeranno anche il nostro futuro. Mentre raccolgono le informazioni più dettagliate finora sulle forze che muovono gli asteroidi, esperti dell'Ufficio di coordinamento della difesa planetaria della NASA, che sono responsabili della rilevazione di asteroidi potenzialmente pericolosi, miglioreranno le loro previsioni su quali potrebbero essere in rotta accelerata con il nostro pianeta.

Ecco come la missione OSIRIS-REx sosterrà questo lavoro:

Come gli scienziati prevedono dove si trova Bennu

Circa un terzo di miglio, o mezzo chilometro, largo, Bennu è abbastanza grande da raggiungere la superficie terrestre; molti oggetti spaziali più piccoli, in contrasto, bruciare nella nostra atmosfera. Se ha colpito la Terra, Bennu causerebbe danni estesi. Esperti di asteroidi presso il Center for Near-Earth Object Studies (CNEOS) presso il Jet Propulsion Laboratory della NASA a Pasadena, California, progetto che Bennu si avvicinerà abbastanza alla Terra nel prossimo secolo da posare un 1 su 2, 700 possibilità di avere un impatto tra il 2175 e il 2196. In altre parole, quelle probabilità significano che c'è una probabilità del 99,963 percento che l'asteroide mancherà la Terra. Comunque, gli astronomi vogliono sapere esattamente dove si trova Bennu in ogni momento.

Gli astronomi hanno stimato la traiettoria futura di Bennu dopo averla osservata diverse volte da quando è stata scoperta nel 1999. Hanno girato la loro ottica, infrarossi e radiotelescopi verso l'asteroide ogni volta che si avvicinava abbastanza alla Terra, circa ogni sei anni, per dedurre caratteristiche come la sua forma, velocità di rotazione e traiettoria.

"Sappiamo in pochi chilometri dove si trova Bennu in questo momento, " ha detto Steven Chesley, ricercatore senior presso il CNEOS e membro del team OSIRIS-REx il cui compito è predire la traiettoria futura di Bennu.

Perché le previsioni sulla traiettoria futura di Bennu diventano confuse?

Gli scienziati hanno stimato la traiettoria di Bennu intorno al Sole nel lontano futuro. Le loro previsioni sono informate da osservazioni del suolo e calcoli matematici che spiegano la spinta gravitazionale di Bennu da parte del Sole, la luna, pianeti e altri asteroidi, più fattori non gravitazionali.

Dati questi parametri, gli astronomi possono prevedere le prossime quattro date esatte (nel settembre del 2054, 2060, 2080 e 2135) che Bennu arriverà entro 5 milioni di miglia (7,5 milioni di chilometri o 0,05 unità astronomiche) dalla Terra. È abbastanza vicino che la gravità terrestre piegherà leggermente il percorso orbitale di Bennu mentre passa. Di conseguenza, l'incertezza su dove sarà l'asteroide ogni volta che torna indietro intorno al Sole crescerà, facendo sì che le previsioni sulla futura orbita di Bennu diventino sempre più nebulose dopo il 2060.

Nel 2060, Bennu passerà la Terra a circa il doppio della distanza da qui alla Luna. Ma potrebbe passare in qualsiasi punto in una finestra di spazio di 19 miglia (30 chilometri). Una piccolissima differenza di posizione all'interno di quella finestra verrà enormemente ingrandita nelle orbite future e renderà sempre più difficile prevedere la traiettoria di Bennu.

Di conseguenza, quando questo asteroide tornerà vicino alla Terra nel 2080, secondo i calcoli di Chesley, la migliore finestra che possiamo ottenere su dove si trovi è quasi 9, 000 miglia (14, 000 chilometri) di larghezza. Entro il 2135, quando ci si aspetta che l'orbita spostata di Bennu lo avvicini più della Luna, la sua finestra ravvicinata si allarga, a quasi 100, 000 miglia (160, 000 chilometri). Questo sarà l'approccio più vicino di Bennu alla Terra nei cinque secoli per i quali abbiamo calcoli affidabili.

"Proprio adesso, Bennu ha la migliore orbita di qualsiasi asteroide nel nostro database, " Disse Chesley. "Eppure, dopo quell'incontro nel 2135, non possiamo davvero dire esattamente dove sia diretto".

C'è un altro fenomeno che spinge l'orbita di Bennu e confonde le proiezioni di impatto futuro. Si chiama effetto Yarkovsky. Non avendo nulla a che fare con la gravità, l'effetto Yarkovsky fa oscillare l'orbita di Bennu a causa del calore del Sole.

"Ci sono molti fattori che potrebbero influenzare la prevedibilità della traiettoria di Bennu in futuro, ma la maggior parte di loro sono relativamente piccoli, "dice William Bottke, un esperto di asteroidi presso il Southwest Research Institute di Boulder, Colorado, e uno scienziato partecipante alla missione OSIRIS-REx. "Il più grande è Yarkvovsky."

Questa spinta termica prende il nome dall'ingegnere civile polacco che per primo la descrisse nel 1901:Ivan Osipovich Yarkovsky. Ha suggerito che la luce del sole riscalda un lato di un piccolo, asteroide scuro e alcune ore dopo irradia quel calore mentre l'asteroide ruota il suo lato caldo nell'oscurità fredda. Questo spinge un po' il mucchio di rocce, o verso il Sole o lontano da esso, a seconda della direzione della sua rotazione.

Nel caso di Bennu, gli astronomi hanno calcolato che l'effetto Yarkovsky ha spostato la sua orbita di circa 0,18 miglia (284 metri) all'anno verso il Sole dal 1999. Infatti, ha aiutato a portare Bennu nella nostra parte del sistema solare, innanzitutto, dalla cintura di asteroidi tra Marte e Giove per miliardi di anni. Ora, Yarkovsky sta complicando i nostri sforzi per fare previsioni sul percorso di Bennu rispetto alla Terra.

Trovarsi faccia a faccia con l'asteroide aiuterà

La navicella spaziale OSIRIS-REx utilizzerà la sua suite di strumenti per trasmettere segnali di tracciamento radio e acquisire immagini ottiche di Bennu che aiuteranno gli scienziati della NASA a determinare la sua posizione precisa nel sistema solare e il suo esatto percorso orbitale. In combinazione con l'esistente, osservazioni a terra, le misurazioni spaziali aiuteranno a chiarire come l'orbita di Bennu sta cambiando nel tempo.

Inoltre, gli astronomi potranno testare per la prima volta la loro comprensione dell'effetto Yarkovksy su un asteroide reale. Istruiranno il veicolo spaziale a seguire Bennu nella sua orbita attorno al Sole per circa due anni per vedere se si sta muovendo lungo un percorso previsto basato sulla gravità e sulle teorie di Yarkovsky. Eventuali differenze tra le previsioni e la realtà potrebbero essere utilizzate per perfezionare i modelli dell'effetto Yarkovsky.

Ma ancora più significative per comprendere meglio Yarkovsky saranno le misurazioni termiche di Bennu. Durante la sua missione, OSIRIS-REx traccerà la quantità di calore solare irradiata dall'asteroide, e da dove proviene in superficie:dati che aiuteranno a confermare e perfezionare i calcoli dell'effetto Yarkovsky sugli asteroidi.

La navicella affronterà anche alcune domande aperte sulla teoria Yarkovsky. Uno di loro, disse Chesley, è come i massi e i crateri sulla superficie di un asteroide cambiano il modo in cui i fotoni si disperdono da esso mentre si raffredda, portando via lo slancio dal lato più caldo e quindi spingendo l'asteroide nella direzione opposta? OSIRIS-REx aiuterà gli scienziati a capire mappando la rocciosa superficie di Bennu.

"Sappiamo che la rugosità della superficie influenzerà l'effetto Yarkovsky; abbiamo dei modelli", ha detto Chesley. "Ma i modelli sono speculativi. Nessuno è stato in grado di testarli".

Dopo la missione OSIRIS-REx, Chesley ha detto, Le proiezioni della traiettoria della NASA per Bennu saranno circa 60 volte migliori di quelle attuali.