Asteroidi Bennu: onnistunut laskeutuminen – mutta näytteenpalautusoperaatio on vasta alkanut

Nasa:n tiedemiesten ja insinöörien ryhmän kasvoilla näkyi selvästi helpotus, kun heille kerrottiin: ”Laskeutuminen on valmis”. Sitten aplodit muutamaa sekuntia myöhemmin ”back away burn complete”. Tehtävän vaarallisin osa oli ohi – ja näennäisesti onnistunut, vaikka joudummekin odottamaan vielä muutaman päivän, ennen kuin saamme kuulla onnistumisen mittasuhteet.

OSIRIS-REx (for Origins, Spectral Interpretation, Resource Identification, Security, Regolith Explorer) laukaistiin syyskuussa 2016, ja se saapuu kohdeasteroidilleen 101955 Bennulle joulukuussa 2018. Tehtävän tarkoituksena oli karakterisoida asteroidi ja tuoda sitten osa siitä takaisin Maahan tutkittavaksi.

Avaruusalus kiersi Bennua kaksi vuotta, teki yksityiskohtaisia karttoja sen pinnasta ja oppi mahdollisimman paljon asteroidista ennen tehtävän seuraavaa vaihetta: turvallisen laskeutumispaikan etsimistä. Tai pikemminkin, ei laskeutumista, vaan hyvin nopeaa ”touch-and-go” -vierailua pinnalle, josta se keräisi materiaalin palasia palauttaakseen ne Maahan. Kosketusmanööverin loppuunsaattaminen aiheutti taputukset ja hurraahuudot lennonjohdossa.

Miksi Bennu? Ja miksi helpotus? Eihän tämä ole ensimmäinen asteroidi, jolla avaruusalus on käynyt – eikä ensimmäinen pieni kappale, jolle on laskeuduttu. Ennätys on NEAR-avaruusaluksella, joka teki hallitun pakkolaskun asteroidille 433 Eros vuonna 2001. Ja muistan vieläkin tunteet valvomossa, kun Philae laskeutui komeetta 67P/Churyumov-Gerasimenkolle vuonna 2014.

Helpotusta aiheutti se, että Bennu on pieni – vain noin 500 metriä halkaisijaltaan – mikä oli tiedossa, kun se valittiin kohteeksi. Mutta se on oudon muotoinen ja aktiivinen – kaksi asiaa, joita ei tiedetty. Se näyttää hieman vanhanaikaiselta kehräämöltä tai karkealta timantilta, joka on teräväkärkinen ylhäältä ja alhaalta ja paksumpi keskeltä. Koska se on niin pieni, oletettiin, että Bennu olisi hiljainen – se ei esimerkiksi käyttäytyisi kuin komeetta ja heittäisi ulos kaasu- ja kivipurkauksia.

Mutta koska mikään aurinkokunnassa ei ole yksinkertaista, kun OSIRIS-Rex pääsi lähelle Bennua, se havaitsi, että asteroidi heitti pinnaltaan pieniä määriä ainetta. Hiukkaset olivat alle senttimetrin läpimittaisia, ja suurin osa niistä laskeutui takaisin asteroidille – joka oli yleensä lähempänä päiväntasaajaa kuin napoja, mikä muutti sen muotoa ajan myötä.

Yksi aktiivisuuden seurauksista – joka selittyy lämpötilan muutoksilla, jotka murskaavat isompia lohkareita ja hajottavat kiviä – on se, että Bennun pinta on täysin raunioiden peitossa, paljon enemmän kuin oli odotettu. Tämä vaikeutti näytteenottopaikan valintaa.

Aurinkokunnan salaisuudet

Bennu on Maan läheinen asteroidi – sillä on yksi 2700:sta mahdollisuus törmätä Maahan noin 170 vuoden kuluttua. Sen uskotaan myös sisältävän runsaasti sellaisia orgaanisia yhdisteitä, jotka ovat saattaneet kylvää Maahan elämän syntymisen mahdollistavia siemeniä.

Kartoituskampanjan toinen yllättävä havainto oli se, että Bennulla oli paitsi runsaasti savimineraaleja, myös karbonaattisuonia. Savi ja karbonaatit vaativat vettä – paljon vettä – joten näiden mineraalien on täytynyt muodostua, kun Bennu oli osa suurempaa asteroidia. Nyt siellä ei ole juoksevaa vettä – mutta pinnan alla saattaa olla pieniä jääpesäkkeitä. Vaikka OSIRIS_Rex ei kerää tätä jäätä, veden vaikutukset pitäisi näkyä sen keräämässä materiaalissa.

Tämän materiaalin tutkiminen auttaa meitä ymmärtämään sitä alkukantaista pölyä, josta aurinkokunta kasvoi, ja sen sisältämien orgaanisten yhdisteiden kirjoa. Se kertoo meille myös maapalloon mahdollisesti törmäävän kappaleen fysikaalisista ominaisuuksista, mikä voi auttaa meitä mahdollisesti pysäyttämään sen.

Materiaalin kerääminen pinnalta oli aina hankalaa – laskeutumisyritykset eivät todennäköisesti onnistuisi, koska Bennun alhainen vetovoima ei tarttuisi laskeutujaan ja pitäisi sitä paikallaan. Laskeutuja kimpoaisi takaisin avaruuteen. Siksi NASA käytti touch-and-go -menetelmää – avaruusalus lähestyi asteroidia hyvin hitaasti ja leijui vain noin metrin päässä sen pinnasta, kun käsivarsi ojennettiin koskettamaan pintaa näytteen keräämiseksi.

Avaruusalus teki tämän puhaltamalla pinnalle typpikaasusuihkun, joka oli riittävän voimakas heittääkseen materiaalia keräysastiaan. Hidas lähestyminen pinnalle kesti useita kynsiä kiristäviä tunteja, kun taas keräysoperaatio kesti sekunneissa. Keräys päättyi, ja avaruusalus perääntyi pois – siksi lennonjohdossa oltiin helpottuneita, kun lähetettiin ”back away, burn complete” -viesti, joka osoitti, että OSIRIS-Rex oli siirtymässä poispäin pinnasta.

Me emme vielä tiedä, kuinka paljon materiaalia puhallettiin kanyyliin – emmekä tiedä sitä ennen kuin se saapuu takaisin Maahan syyskuussa 2023. Se voi olla 60 grammaa – mikä on tavoite – tai se voi olla jopa kilo. Myöhemmin tällä viikolla yritetään nähdä, miten avaruusaluksen inertiamomentti – sen tasainen liike suorassa linjassa – on muuttunut, minkä pitäisi antaa ensimmäinen likimääräinen arvio kerätystä määrästä.

Kun näyte palaa Maahan, sitä analysoi kansainvälinen tutkijaryhmä, joka mittaa materiaalin koostumuksen ja rakenteen kaikki osa-alueet, erityisesti maaperän orgaanisen aineksen ja veden määrän.

Tällöin saamme vastauksia, jotka kertovat meille sekä omasta alkuperästämme että asteroidi Bennun alkuperästä.

Omistan tämän kirjoituksen ystävän ja kollegan, professori Michael J. Draken muistolle. Hän ehdotti alun perin tehtävää, josta lopulta tuli OSIRIS-REx, mutta kuoli syyskuussa 2011, ennen kuin ehti nähdä tehtävän käynnistyvän.