科學家們認為小行星 Bennu 的表面就像一個沙灘，富含細沙和鵝卵石，非常適合收集樣本。過去在地球軌道上的望遠鏡觀測表明存在大片細粒物質(zhì)，稱為細風化層，小于幾厘米。
但是，當美國宇航局亞利桑那大學領(lǐng)導的OSIRIS-REx 小行星樣本返回任務的航天器于 2018 年底抵達本努時，任務團隊看到一個表面覆蓋著巨石。當任務科學家觀察到能夠?qū)⒕奘心コ删氾L化層的過程的證據(jù)時，神秘的精細風化層的缺乏變得更加令人驚訝。
由任務團隊成員 Saverio Cambioni 領(lǐng)導的發(fā)表在《自然》雜志上的新研究使用機器學習和表面溫度數(shù)據(jù)來解開這個謎團。進行這項研究時，坎比奧尼是 UArizona月球和行星實驗室的研究生，現(xiàn)在是麻省理工學院地球、大氣和行星科學系的博士后杰出研究員。他和他的同事最終發(fā)現(xiàn) Bennu 高度多孔的巖石是導致表面出人意料地缺乏精細風化層的原因。
“OSIRIS-REx 中的‘REx’代表 Regolith Explorer，因此繪制和表征小行星表面是一個主要目標，”該研究的合著者和 OSIRIS-REx 首席研究員Dante Lauretta 說，他是行星科學的攝政教授。亞利桑那大學。“航天器為 Bennu 的整個表面收集了非常高分辨率的數(shù)據(jù)，在某些位置降至每像素 3 毫米。除了科學興趣之外，缺乏精細的風化層成為任務本身的挑戰(zhàn)，因為航天器旨在收集這樣的材料。”
為了收集樣本返回地球，建造了 OSIRIS-REx 航天器以在 Bennu 上大約有 100 個車位的停車場大小的區(qū)域內(nèi)導航。然而，由于大量的巨石，安全采樣點縮小到大約五個停車位的大小。該航天器于 2020 年 10 月成功與 Bennu 接觸以收集樣本材料。
艱難的開始和可靠的答案
“當 Bennu 的第一張圖像出現(xiàn)時，我們注意到一些區(qū)域的分辨率不夠高，無法查看是否有小巖石或細小的風化層。我們開始使用我們的機器學習方法，使用熱發(fā)射(紅外線)從巖石中分離出細小的風化層) 數(shù)據(jù)，”坎比奧尼說。
細粒風化層的熱輻射不同于較大巖石的熱輻射，前者受其顆粒大小控制，而后者受巖石孔隙度控制。該團隊首先建立了一個與以不同比例混合不同孔隙度的巖石的細風化層相關(guān)的熱排放示例庫。接下來，他們使用機器學習技術(shù)來教計算機如何在示例之間“連接點”。然后，他們使用機器學習軟件分析了白天和夜間觀測到的 Bennu 表面 122 個區(qū)域的熱輻射。
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