[論文レビュー] Characterization of Exogenic Boulders on Near-Earth Asteroid (101955) Bennu from OSIRIS-REx Color Images

L. Le Corre, V. Reddy+11 more|arXiv (Cornell University)|Apr 23, 2021

Astro and Planetary Science参考文献 50被引用数 9

ひとこと要約

本研究では、OSIRIS-RExのMapCamカラー画像を用いて、小惑星ベンヌ上に存在する外部由来の岩塊を特定・特徴付け、バスタのエウクライト由来の物質を確認するとともに、普通隕石由来の追加的汚染を示唆する。実験室で得られた隕石スペクトルとベンヌ表面との間のスペクトル差異は、粒子径効果またはダスト被膜の影響によるものである可能性が高く、ベンヌ全体の体積の0.1–0.2%がOCに類似した物質であると推定され、衝突混合が最も妥当な汚染メカニズムであると考えられる。

ABSTRACT

A small number of anomalously bright boulders on the near-Earth, rubble-pile asteroid (101955) Bennu were recently identified as eucritic material originating from asteroid (4) Vesta. Building on this discovery, we explored the global presence of exogenic boulders on Bennu. Our analysis focused on boulders larger than 1 m that show the characteristic 1-micron pyroxene absorption band in the four-color MapCam data from the OSIRIS-REx mission. We confirm the presence of exogenic boulders similar to eucrites and find that mixtures of eucrites with carbonaceous material is also a possible composition for some boulders. Some of the exogenic boulders have spectral properties similar to those of ordinary chondrite (OC) meteorites, although the laboratory spectra of these meteorites have a higher albedo than those measured on Bennu, which could be explained by either a grain size effect, the presence of impact melt, or optical mixing with carbonaceous material owing to dust coating. Our Monte Carlo simulations predict that the median amount of OC mass added to the parent body of Bennu is 0.055% and 0.037% of the volume of a 100- and 200-km-diameter parent body, respectively. If Bennu was a uniformly mixed byproduct of parent body and S-type projectiles, the equivalent mass of OC material would be a sphere with a diameter of 36 to 40 m (or a volume of 24,200 to 33,600 m3). The total amount of OC material in the interior of Bennu estimated from the MapCam data is slightly higher (91,000-150,000 m3).

研究の動機と目的

• OSIRIS-RExミッションのマルチスペクトルカラー画像を用いて、ベンヌ上1 m以上の外部由来の岩塊を特定・特徴付けること。
• 実験室で得られた隕石スペクトルと照合することで、これらの岩塊の隕石的類縁関係を特定すること。
• 特に普通隕石に類似した物質の体積と分布を推定すること。
• ベンヌの母天体にこのような物質が到達した可能性のあるさまざまな衝突シナリオの動的妥当性を評価すること。

提案手法

• 25 cm/ピixeL解像度の4色MapCamモザイクを分析し、色比とスペクトル特徴を抽出する。
• Golishら（2020b）のモデルを用いて、放射率係数（I/F）データの写真的補正を行い、観測幾何を標準化する。
• 再サンプリングされた実験室スペクトル（HEDおよび普通隕石を含む）と照合するため、岩塊の色比をスペクトルマッチングする。
• 100 kmおよび200 kmの直径を持つ母天体に普通隕石由来物質が追加される際の中央値質量を推定するためのモンテカルロシミュレーションを実施する。
• 高分解能形状モデル（v28）とISIS3ソフトウェアを用いて、MapCamおよびPolyCam画像を正確に登録・モザイク化し、空間的解析を正確に行う。
• 実験室スペクトルと照合するため、観測された岩塊のアルベドとスペクトル特徴を比較し、粒子径効果および混合効果を評価する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 MapCamデータにおける色およびスペクトル的性質から、ベンヌ上1 m以上の外部由来岩塊の隕石的類縁関係は何か？
• RQ2 一部の外部由来岩塊が普通隕石の実験室スペクトルよりも高いアルベドを示すのはなぜか？この乖離を説明する物理的メカニズムは何か？
• RQ3 色およびスペクトル解析に基づき、ベンヌ表面に存在する普通隕石に類似した物質の推定体積は何か？
• RQ4 S型小惑星との衝突、母天体の破壊、またはその他の衝突イベントといった、どの動的シナリオがベンヌの母天体に外部物質を供給する上で最も妥当か？
• RQ5 粒子径効果および炭素含有物質との光学的混合が、外部由来岩塊の観測スペクトル的性質にどのように影響するか？

主な発見

• エウクライト（HED）由来の外部由来岩塊がベンヌ上に存在することは、DellaGiustina ら（2020a）の先行研究と整合的である。
• 一部の明るい外部由来岩塊は、エウクライトと炭素含有隕石物質の混合物であると考えるのが妥当である。
• 一部の岩塊は普通隕石に類似したスペクトル的性質を示すが、そのアルベドは実験室スペクトルよりも低い。これは、粒子径効果またはダスト被膜の影響による可能性が高い。
• ベンヌ上に存在するOCに類似した物質の推定体積は5,353 m³であり、先行研究で同定されたHEDに類似した物質（70 m³）よりもわずかに高い。
• モンテカルロシミュレーションの結果、100 kmおよび200 kmの直径を持つ母天体に、それぞれ0.055%および0.037%の体積が普通隕石由来の物質で追加されることが示され、これは直径36–40 mの球体に相当する。
• 最も妥当な汚染メカニズムはS型小惑星との衝突であるが、S型衝撃体による母天体の破壊も、代替的かつ可能なかつての説明である。