Analytic theory for the tangential YORP produced by the asteroid regolith
切向YORP效应是小行星表面结构不对称热辐射产生的辐射压力扭矩。作为这样的结构,以前的作品认为不同形状的巨石躺在小行星的表面。我们研究了小行星风化层粗糙界面产生的切向YORP。我们建立了一个近似的解析理论的热传导在一个稍微不平坦的正弦曲面。我们分析了小行星(162173)Ryugu的小尺度形状的公开数据,并估计了由于表面粗糙度引起的切向YORP。我们推导出一个解析公式,表示在其几何和热性质的正弦曲面的TYORP。TYORP是最大的热参数的顺序的统一和形状的不规则性的顺序的热波长。将该方程应用于Ryugu预测TYORP,其比其正常的YORP效应大5-70倍。小尺度风化层粗糙度对小行星的YORP效应的贡献可以与漂砾产生的正常YORP和切向YORP相媲美。同样的理论可以描述小行星巨石上的粗糙度,从而为先前考虑的巨石产生的TYORP增加了一个新的术语。
2022-03-29 astro-ph.EP
Calibration and Performance of the REgolith X-Ray Imaging Spectrometer (REXIS) Aboard NASA's OSIRIS-REx Mission to Bennu
美国宇航局OSIRIS-REx小行星Bennu任务中的REgolith X射线成像光谱仪(REXIS)仪器是一项D级学生合作实验,旨在探测小行星表面的荧光X射线,以测量元素丰度。在2019年7月和11月,REXIS从终结者轨道收集了Bennu太阳照射表面的约615小时的综合曝光时间。正如Hoak等人(2021年)所报告的那样,REXIS数据不包含来自小行星的X射线荧光的明确信号,部分原因是观测期间太阳X射线通量较低。为了支持可检测的X射线信号的上限,可能提供的见解Bennu的风化层的属性的评价,我们提出了一个概述的REXIS仪器,它的操作,其在飞行中的天体物理X射线源校准的细节。这种校准包括在Bennu观测期间偶然探测到瞬态X射线双星MAXI J 0637 -430,表明REXIS在小行星上的操作成功。我们传达了一些经验教训,为未来的小行星表面的X射线光谱成像调查。
2021-10-14 astro-ph.EP astro-ph.IM
Micro-meteoroid seismic uplift and regolith concentration on kilometric scale asteroids
地震震动是一种很有吸引力的机制,可以解释在小行星表面发现的风化层斜坡的不稳定和风化层迁移(Richardson等人,2004年; Miyamoto等人,2007年)。在这里,我们使用连续介质力学方法来模拟小行星中的地震波传播。假设小行星可以用一个被薄的非粘性风化层包围的粘性核心来描述,我们对微流星体引起的振动的数值模拟表明,微流星体撞击引起的表面峰值地面加速度以前可能被低估了。我们的下限估计的垂直加速度引起的地震波是约50倍以上,比以前的估计。这表明,触发地震活动的撞击事件比以前对千米和千米以下大小的小行星所作的假设更为频繁。风化层放样也估计一阶弹道近似。垂直位移很小,但与地震信号的持续时间相比,放样时间很长。风化层运动与到冲击源的距离呈非线性关系,这是由产生第一次运动的地震波的类型引起的。文中还讨论了地表加速度势低值中风化层浓度的意义。我们认为,由此产生的表面热惯性变化的小快速旋转可能会导致这些对象的Yarkovsky效应的敏感性增加。
2015-03-06 astro-ph.EP physics.geo-ph
Constraining Particle Stiffness in Asteroid Regolith from Early-Time High-Speed Penetrator Dynamics under Local Granular Variability
Beihang University(北京航空航天大学);Politecnico di Milano(米兰理工大学);Sun Yat-sen University(中山大学);China Academy of Aerospace System and Innovation(中国航天系统创新研究院)
本研究通过离散元-多体模拟,发现早期高速穿透器动力学能有效约束小行星风化层颗粒杨氏模量,为缩小颗粒刚度范围提供数值依据。
2026-10-02 astro-ph.EP astro-ph.IM
Sand Creep Motion in Slow Spin-up Experiment: An Analogue of Regolith Migration on Asteroids
利用慢自旋加速实验装置,研究了颗粒材料在梯度势场中的蠕变运动。限制在丙烯酸盒中的天然砂通过受控转盘旋转,并使用基于视频的测量捕获表面流。考虑不同的自旋加速,以了解不同加速路径上的蠕变运动的响应。在最终的稳定状态下,沙面的形态变化具有收敛性。为了量化准静态自旋上升过程,我们研究了净通量和表面斜率作为自旋速率和偏离旋转轴的函数。在数值模拟中,砂土蠕变运动的演化表现出与风化层运移相似的行为,表现出与一般剪切颗粒系统相似的不稳定性。我们注意到,随着自旋的进行,沙子表面接近临界状态,这与观察到的顶部形状的小行星接近极限自旋速率时呈现临界形状一致。大规模的数值模拟和分析解决方案的比较揭示了我们的实验和百万年的小行星风化层的演变下YORP加速,这提高了在实验室模拟实验中研究小行星表面过程的可能性之间的潜在相似性。
2021-05-20 astro-ph.EP
Regolith behavior under asteroid-level gravity conditions: low-velocity impact experiments
覆盖在小行星和行星卫星表面的尘埃风化层在大小、形状和成分上与陆地土壤颗粒不同,并且受到非常不同的环境条件的影响。因此,有必要对行星风化层在相关环境条件下的响应进行实验研究,以促进今后的太阳系探索活动。我们综合了这些结果,并为一系列在低重力条件下模拟行星风化层的撞击实验提供了新的数据分析要素,这些实验使用了两个实验装置:微重力实验中风化层撞击物理学(PRIME)和尘埃碰撞实验(COLLIDE)。这些实验活动的结果发现,有一个显着的变化与重力环境的风化行为。在10-2g环境(月球g水平)中,只观察到撞击物的嵌入,大多数撞击在大于20厘米/秒的速度下产生喷出物。一旦达到微重力水平(<10-4g),最低撞击能量也会产生撞击器回弹。在这种微重力条件下,大于10厘米/秒的撞击开始产生喷出物。测得的喷出物的速度低于在减少重力水平下测得的速度,但喷出的质量较高。平均喷出物速度显示出指数为~0.7的幂律依赖于撞击能量。当弹丸反弹发生时,我们观察到,其恢复系数的风化层模拟物的床上减少了一个因素的10与增加的冲击速度从~5厘米/秒到100厘米/秒。我们还可以观察到,与石英砂靶相比,JSC-1颗粒之间的内聚力增加。
2018-10-02 astro-ph.EP
Investigating Asteroid Surface Geophysics with an Ultra-Low-Gravity Centrifuge in Low-Earth Orbit
近地小天体任务目标162173 Ryugu,101955 Bennu和25143 Itokawa产生的重力场比地球低4个数量级,它们的不规则形状,加上旋转效应,产生不同的表面电位。尽管如此,我们观察到熟悉的地质纹理和地貌,这是颗粒状的物理过程发生在它们的表面。然而,这些地貌的性质,它们的起源,以及这些表面如何对探测器,着陆器,漫游者和穿透器的询问做出反应,在很大程度上仍然未知,因此降落在小行星上并操纵其表面材料仍然是一项艰巨的挑战。AOSAT+的设计是一个12 U立方体卫星,将位于低地球轨道,作为旋转的在轨离心机运行。这颗12U立方体卫星的一部分将包含一个实验室,该实验室将使用破碎的陨石作为风化层代理来重现小行星表面状况。实验室的旋转将模拟2公里及更小的小行星的表面重力。其结果是一个真实的风化层,环境,着陆器和挖掘机,也许宇航员将互动。该飞行任务的一个关键组成部分是在数值模拟中再现实验结果,以提取风化层的材料参数及其在持续、极低但非零重力环境中的行为。
2019-10-10 astro-ph.EP astro-ph.IM
Centrifugal Experiments with Simulated Regolith:Effects of Gravity, Size Distribution, and Particle Shape on Porosity
孔隙度是小天体表面风化层的一个重要特征。小行星表面风化层的孔隙度会因压力而改变,压力与孔隙度的关系取决于风化层的颗粒性质。我们对不同材料、粒度分布和形状的样品进行了压缩测量,以检查粒度和压缩所需压力之间的关系。我们使用离心机和压缩试验机进行实验。离心机和压缩试验机实验的施加压力范围分别为10^2 - 5x10^3 Pa和10^4 - 5x10^6 Pa。对于具有较小颗粒和较窄粒度分布的样品,压缩前的初始孔隙率通常较高。当样品由较小的颗粒组成时,样品更容易压缩,这可能是由于颗粒之间的摩擦力较小。我们估计的孔隙度的颗粒小行星的基础上,我们的实验结果。半径为50公里的均匀小行星中心的孔隙度估计为0.43。这种孔隙度是类似大小的小行星的典型孔隙度。
2017-10-03 astro-ph.EP
Negative polarization properties of regolith simulants -- Systematic experimental evaluation of composition effects
小行星和其他小型无气天体的偏振相位曲线受其风化层的成分和物理性质的影响。组成风化层的矿物的混合在小相位角处影响负极化,因为它改变了介质的多次散射特性。这项工作的目的是实验演示如何混合效果的影响极化相位曲线在小相位角为不同的矿物相关的小行星,并确定不同的聚集体尺寸如何影响负极化。我们制备了一组含有小行星上不同常见矿物的二元和三元混合物,以及一组具有不同聚集体尺寸的相同混合物。我们用全斯托克斯偏振仪测量了它们在530 nm处的反射光,相位角从0.8°到30°。具有亮矿物和暗矿物的混合物的混合效果显著改变了相位曲线在最小偏振、最小相位角和相对于混合在一起的矿物组分的反转角方面的行为。相位曲线的变化可以解释对特定类别的小行星(F和L类)和其他具有特殊偏振曲线或光度特性的小行星的偏振观测。此外,我们证明了负偏振是不变的尘埃聚集体的存在下,厘米大小。
2022-07-18 astro-ph.EP
Thermal Extraction of Volatiles from Lunar and Asteroid Regolith in Axisymmetric Crank-Nicholson Modeling
本文构建基于地外土壤经验数据的热-气耦合物理模型,采用二维轴对称 Crank-Nicholson 有限差分框架,以模拟月球和小行星风化层中挥发物的热提取。
2023-06-06 astro-ph.EP physics.app-ph physics.space-ph
Numerical predictions of surface effects during the 2029 close approach of asteroid 99942 Apophis
小行星(99942)Apophis在2029年的近距离接近将是不久的将来最重要的小天体遭遇事件之一,并提供了一个很好的机会进行现场勘探,以确定小行星的表面特性,并测量可能改变其风化层结构的任何潮汐效应。表面重塑力学已成为一个新的焦点,小行星研究人员由于其解释表面观测,包括空间风化效应的重要影响。本文提供了一个预测的潮汐效应,在2029年遇到的,重点是表面刷新是否会发生由于风化层运动。由于潮汐相遇的物体的潜在形状修改首先被证实是可以忽略不计的小系统模拟,因此,只有外部扰动考虑这项工作(尽管如此,地震引起的震动移动块可能仍然发挥微弱的作用,我们将在未来的工作中研究这种机制)。一个两阶段的方法来模拟小行星表面粒子(风化层)的响应的基础上软球实现的并行N体重力树代码pkdgrav。阿波菲斯的全身模型在预测的轨道上经过地球,以生成作用在表面目标点上的所有力的数据。然后使用在局部框架中构建的沙堆来近似风化层材料;沙堆在遭遇过程中感受到的所有力都被施加为外部扰动,以模仿风化层在整个场景中的行为。小行星表面的局部力学环境的详细表示,导致全球表面环境的变化,由于遭遇的估计。典型的扰动模式,取决于小行星的方向和旋转感在近地点。
2014-08-01 astro-ph.EP
Mid-IR Observations of IRAS, AKARI, WISE/NEOWISE and Subaru for Large Icy Asteroid (704) Interamnia: a New Perspective of Regolith Properties and Water Ice Fraction
(704)Interamnia是位于外主带区域的最大的小行星之一,其表面下可能含有大量的水冰。我们使用8.2米的斯巴鲁望远镜在中红外波段观测这颗小行星,并利用热物理模型的真实表面层(RSTPM)分析中红外数据从斯巴鲁连同IRAS,AKARI和WISE/NEOWISE。我们优化了WISE星等转换为热红外通量的方法,并进行了温度相关的颜色校正,这对研究太阳中心距离较大、表面温度较低的主带小行星具有重要的参考价值。我们得出最佳拟合的热参数Interamnia -平均风化层粒度的$190_{-180}^{+460}~\rm μm$,与$0.30_{-0.17}^{+0.35}$和RMS斜率的$27_{-9}^{+13}$度的粗糙度,从而产生的热惯性范围从9到$92~\rm Jm^{-2}s^{-1/2}K^{-1}$由于季节性温度变化。几何直径和有效直径分别评估为$0.0472_{-0.0031}^{+0.0033}$和$339_{-11}^{+12}~\rm km$,表示$1.86\pm0.63~\rm g/cm^3$的堆积密度。低的热惯性与$D\geq100$ km的典型B/C型小行星一致。微小的风化层粒度表明Interamnia表面存在细风化层。此外,温度的季节和昼夜分布表明,南北半球的热力特征似乎有很大的不同。最后,我们提出了一个估计的$9\%\sim66\%$的水冰的体积分数从公…
2022-12-19 astro-ph.EP physics.space-ph
Very weak carbonaceous asteroid simulants I: mechanical properties and response to hypervelocity impacts
两个正在进行的样品返回空间任务,Hayabusa 2和OSIRIS-REx将从碳质近地小行星Ryugu和Bennu返回地球小行星风化层。导致风化层产生的两个主要过程是微陨石撞击和热裂解。在这里,我们报告的生产弱模拟材料,类似碳质陨石与CM样的组合物,Bennu和Ryugu的初步组成结果。这种小行星模拟物的抗压强度和抗弯强度分别为1.8+/-0.17和0.7+/-0.07 MPa。模拟物在室温下的热导率(在空气中)在0.43和0.47 W/m/K之间。为了区分由这些过程中的每一个产生的风化层的类型,我们提出和讨论的实验活动的结果集中在实验室超高速影响,使用2级轻气枪的肯特大学,模仿微陨石轰击。我们发现,这一过程产生monomineralic和multimineralic碎片,导致难以区分这两个过程,至少在这些弱材料。
2021-11-30 astro-ph.EP astro-ph.IM physics.geo-ph
Evidence of surface heterogeneity on active asteroid (3200) Phaethon
热红外辐射和热物理模拟技术是破译小行星表面性质的有力工具。近地小行星(3200)法厄同是一颗近日点距离非常小的活跃小行星,很可能是双子座流星雨的源头。我们估计和解释这个非凡的小行星的热惯性使用的观测跨越十个不同的目击。在这些目击热惯性的变化是不一致的预期温度依赖的热惯性从风化层内的辐射热传递理论。因此,我们测试是否可以解释的变化,在热惯性的基岩和两个空间异质性的情况下,通过模拟风化层。我们发现,Phaethon的南北半球具有明显不同的热物理性质的模型可以充分解释这里确定的热惯性。特别是,我们发现,位于纬度-30度和+10度之间的边界分离细粒南半球的北半球,主要是粗粒风化和/或高覆盖率的多孔巨石。我们讨论了与法厄同的活动和潜在的关联与2005年UD的影响。
2022-07-19 astro-ph.EP
Impact Excitation of a Seismic Pulse and Vibrational Normal Modes on Asteroid Bennu and Associated Slumping of Regolith
我们考虑一个小行星上的影响,是足够的能量,以引起地震混响和刚刚低于灾难性的破坏阈值,假设地震波没有迅速衰减的表面重塑。在直径小于1公里的小行星,我们确定了一个制度,罕见的高能撞击物可以激发地震波的频率附近的小行星的最慢的正常模式。在这种情况下,地震混响的分布不是均匀地分布在整个身体表面。与质量弹簧模型弹性模拟,我们模拟的冲击激励的地震波的力脉冲施加在表面上,并使用三个不同的小行星形状的模型。模拟表现出对映聚焦和正常模式激发。如果脉冲激发的振动能量持续很长时间,则在撞击点、其对极和高表面海拔(如赤道脊)处振动最高。近赤道的撞击在非球形物体上发射地震脉冲,该脉冲可以集中在赤道脊上的两个额外点上。我们探索简单的流动模型的振动引起的表面滑塌的形态。我们发现,最初的地震脉冲是不太可能造成大的形状变化。近赤道撞击在本努造成的长期地震回响可能使其赤道脊的高度提高了几米,并在其上升起了两个山峰,一个靠近撞击地点,另一个靠近其对极。
2018-09-23 astro-ph.EP
Mineralogy, reflectance spectra, and physical properties of the Chelyabinsk LL5 chondrite, insight into shock induced changes in asteroid regoliths
车里雅宾斯克陨石的矿物学和物理性质(秋季,2013年2月15日)。三种类型的陨石物质存在,被描述为浅色,深色和冲击熔融岩性。所有岩石成分均为LL5,冲击熔融岩性接近全岩熔融,深色岩性由于铁金属和硫化物的部分熔融而被冲击变暗。这使我们能够研究具有相同成分和来源的材料上的冲击增加的效果。根据磁化率,车里雅宾斯克陨石比其他LL陨石更富含金属铁。测得的体积密度、颗粒密度和孔隙率与其他LL型沸石非常相似。冲击波暗化对材料的物理性质没有显著影响,但会导致材料反射率的降低和反射光谱中硅酸盐吸收带的减少。这类似于在小行星上观察到的空间风化效应。然而,与空间风化的材料相比,在撞击熔化和冲击变暗的陨石光谱中观察到的斜率变化可以忽略不计。因此,一些具有不可见的硅酸盐吸收带的暗小行星可能由相对新鲜的冲击变暗的南极物质组成。
2013-10-25 astro-ph.EP
Experimental evidence for a physical alteration of fine regolith on near-Sun asteroids
National Astronomical Observatory of Japan(日本国立天文台);Luleå University of Technology(吕勒奥理工大学);University of Helsinki(赫尔辛基大学)
本文通过近太阳模拟器实验发现,CM型碳质球粒陨石模拟物经近太阳环境辐照后出现烧结等物理变化,为近太阳小行星表面演化及(3200)Phaethon的相关机制提供了实验证据。
2026-11-05 astro-ph.EP astro-ph.IM
Thermophysical Investigation of Asteroid Surfaces II: Factors Influencing Grain Size
小行星表面经受机械风化过程,导致风化层的发展和演变。两个拟议的机制-冲击轰击和热疲劳-已被提议为可行的和主要的风化过程。在此之前,我们编制和估计了数百颗小行星(大部分在主带)的热惯性,并确定了它们对温度、直径和旋转周期的依赖性。在这项工作中,我们估计从这个大的热惯性数据集使用热导率模型的小行星风化层的粒度。在我们之前的工作之后,我们对粒度数据集进行多变量线性模型拟合,并量化其对直径和旋转周期的依赖性。我们发现,最佳拟合模型拟合表明,小行星颗粒大小与小于10公里的小行星的物体大小成反比,并且在此大小截止值以上没有表现出任何关系。当旋转周期大于~5 hr时,旋转周期与粒度成正相关,小于5 hr时,旋转周期与粒度成负相关。我们认为,冲击风化和热疲劳是重要的风化机制。此外,我们运行事后的t-检验光谱组之间,以确定我们的小行星集之间的组成差异。值得注意的是,疑似富含金属的M型和E型小行星的颗粒尺寸大于预期,P型小行星的颗粒明显小于其他类型
2022-03-16 astro-ph.EP
Numerical Simulations of Regolith Sampling Processes
我们提出了最近的改进,在模拟风化层采样过程中,在微重力下使用数值粒子方法光滑粒子流体动力学(SPH)。我们使用一个弹塑性的土壤本构模型的大变形和破坏流的动力行为的风化层。在预计的小天体(小行星或小卫星)样品返回任务的背景下,我们研究了一种特定材料采样方法的效率和可行性:刷子将小行星表面的材料扫到收集盘中。分析了不同风化层材料参数如粘聚力、内摩擦角对采样率的影响。此外,我们研究了采样过程中,在两个环境中,通过改变表面重力(地球和火卫一的),我们应用不同的旋转速率的刷子。我们发现我们在地球上的采样模拟与实验很好的一致性,并提供了材料性质对收集率的影响的估计。
2017-05-02 astro-ph.EP
Thermophysical modeling of main-belt asteroids from WISE thermal data
通过Hanus等人(2015)的变形状热物理模型(VS-TPM),考虑到小行星的形状和极的不确定性,我们分析了NASA的WISE卫星获得的约300颗小行星的热红外数据,并推导出凸形模型。我们利用公开的凸形模型和旋转状态作为TPM的输入。对于一百多颗小行星,TPM为我们提供了一个可以接受的热红外数据拟合,使我们能够报告它们的大小,热惯性,表面粗糙度或可见的几何形状。这项工作使具有确定的热物理性质的小行星数量增加了一倍多。在其余情况下,形状模型和极取向的不确定性,比旋度或热物理性质,差的热红外数据或其覆盖范围,阻止了可靠的热物理性质的确定。最后,我们提出的主要结果的统计研究得出的热物理参数在整个人口的主带小行星和小行星家族内。平均而言,我们的尺寸与Mainzer等人(2016)报告的辐射尺寸一致。热惯性随尺度减小而增大,但在D~10-100 km的相似尺度范围内,热惯性值的变化范围很大。我们得到了一些尺寸为10<D<50 km的小行星的意外低的热惯性(<20 SI),表明它们的表面上有非常精细和成熟的风化层。热惯性值似乎是一致的几个碰撞家庭。P<4 h的快速旋转体的热惯性值往往稍大,因此可能没有被细风化层覆盖。这可以解释为,例如,由于离心力造成的细风化层损失,或风化层生产的无效性(例如,通过Delbo等人2014的热裂解机制)。
2018-05-25 astro-ph.EP
Constraining the Regolith Composition of Asteroid (16) Psyche via Laboratory Near-infrared Spectroscopy
(16)Psyche是主带中最大的M-型小行星,也是美国宇航局发现级Psyche任务的目标。尽管在科学界获得了相当大的兴趣,但普绪客的组成和形成仍然不受限制。最初,普绪客被认为几乎完全由金属组成,因为它的雷达散射率高,光谱与铁陨石相似。最近的望远镜观测表明,在小行星表面还存在低铁辉石和外源碳质辉石。为了更好地了解这些额外的材料的丰度,我们研究了金属,低铁辉石和碳质球粒陨石的三组分实验室混合物的可见近红外(0.35 - 2.5微米)光谱特性。我们将这些混合物的带深和光谱斜率与(16)Psyche的望远镜光谱进行了比较,以限制物质丰度。我们发现与Psyche最匹配的混合物由82.5%的金属,7%的低铁辉石和10.5%的碳质组成,这表明小行星的金属含量低于最初估计的金属含量(约94%)。从我们的实验室实验中估计的碳质球粒陨石材料相对较高的丰度意味着这种外源物质通过低速碰撞到Psyche的表面。假设Psyche的表面是其散装材料含量的代表,我们的研究结果表明,35%的孔隙率,以配合最近的密度估计。
2021-05-26 astro-ph.EP
The collisional evolution of undifferentiated asteroids and the formation of chondritic meteoroids
大多数陨石是最近在小行星带经历的碰撞的碎片。在这种超高速碰撞中,较小的碰撞伙伴被摧毁,而小行星上的陨石坑也会形成或完全破裂。小行星带目前的大小分布表明,在太阳系存在期间,半径大于10厘米的物体会遇到半径为100公里的小行星$10^{14}$次;形成的陨石坑覆盖小行星表面约100次。我们提出了一个蒙特卡洛代码,考虑到统计轰击个别无限小的表面元素,随后压实的底层材料,形成一个陨石坑和风化层。对于整个小行星,计算10,000个单独的表面元素。我们比较喷射的物质从计算出的陨石坑与低岩石类型的陨石的冲击阶段,并发现这些最有可能来自较小的母体,不具有显着的风化层。对于较大的物体,其中加积风化层,厚度取决于最大的可见陨石坑可以作出预测。此外,我们还将一个半径最初为100公里的天体的陨石坑分布与小行星(21)Lutetia的形状模型进行了比较,假设它最初形成为球形,半径等于其目前最长的椭球体长度。在这里,我们发现两个物体的形状显示出彼此的相似之处。
2016-04-08 astro-ph.EP
Shape, regolith size and thickness, SMFe^0 content, and spectral type of Tianwen-2 target asteroid (469219) Kamo'oalewa
Center for Lunar and Planetary Sciences, Institute of Geochemistry, Chinese Academy of Sciences(中国科学院地球化学研究所);State Key Laboratory of Lunar and Planetary Sciences, Macau University of Science and Technology(澳门科技大学);School of Engineering, Guangzhou College of Technology and Business(广州工商学院);ESA ESRIN/PDO/NEO Coordination Centre(欧洲航天局地球系统数据中心);Deimos Italia;Aix Marseille Université, CNRS, CNES, Laboratoire d’Astrophysique de Marseille(马赛大学);Institute of Analysis and testing, Beijing Academy of Science and Technology, Beijing Center for Physical & Chemical Analysis(北京科学院测试技术研究所);Chongqing University State Key Laboratory of Power Transmission Equipment and System Security and New Technology, Institute of Systems Engineering, Chongqing(重庆大学);Shandong Key Laboratory of Optical Astronomy and Solar-Terrestrial Environment, School of Space Science and Physics, Institute of Space Sciences, Shandong University(山东大学);State Key Laboratory of Space Weather, National Space Science Center, Chinese Academy of Sciences(中国科学院国家空间科学中心)
研究通过光曲线数据和Cellinoid模型估算小行星卡莫奥阿勒瓦的形状、风化层粒径及厚度、SMFe^0含量和光谱类型,为样本返回任务提供关键参数。
2026-03-30 astro-ph.EP
Developing and characterizing a new-generation regolith simulant "IGCAS-AST01" for the Tianwen-2 target asteroid (469219) Kamo'oalewa
Center for Lunar and Planetary Sciences, Institute of Geochemistry, Chinese Academy of Sciences(中国科学院地球化学研究所月球与行星科学中心);School of Earth Sciences, China University of Geosciences(中国地质大学地球科学学院);Department of Earth, Environmental and Planetary Sciences, Brown University(布朗大学地球、环境与行星科学系);Institute of Analysis and testing, Beijing Academy of Science and Technology, Beijing Center for Physical & Chemical Analysis(北京科学院测试技术研究所,北京物理化学分析中心);Department of Geography, University of Winnipeg(温尼伯大学地理系);State Key Laboratory of Lunar and Planetary Sciences, Macau University of Science and Technology(澳门科技大学月球与行星科学国家重点实验室);ESA ESRIN/PDO/NEO Coordination Centre(欧洲空间局ESRIN/PDO近地天体协调中心);Deimos Italia;China Academy of Aerospace Science and Innovation(中国航天科技创新研究院);Key Laboratory of Space Active Opto-Electronics Technology, Shanghai Institute of Technical Physics, Chinese Academy of Sciences(中国科学院上海技术物理研究所空间主动光电技术重点实验室);National Astronomical Observatories, Chinese Academy of Sciences(中国科学院国家天文台);Institute of Geology and Geophysics, Chinese Academy of Sciences(中国科学院地质与地球物理研究所);China Academy of Space Technology(中国空间技术研究院)
本文开发了Kamoʻoalewa月球壤模拟物IGCAS-AST01,通过高能脉冲激光照射LL5/6陨石粉末,研究其成分、粒径分布、密度、热性质及微观结构,以支持天问-2任务的样本采集与分析。
2026-03-30 astro-ph.EP
Scaling forces to asteroid surfaces: The role of cohesion
在小行星表面发现的极低的环境重力加速度制度的物理力的缩放进行。由此发现,小行星表面风化层颗粒之间的范德华力cohesion内聚力应是一种主导力,与颗粒重量竞争,一般来说大于静电力和太阳辐射压力。基于这种缩放,我们解释以前的实验在陆地环境中进行的粘性粉末作为相关的小行星表面上的过程的理解。这些地面实验解释观测小行星表面和宏观孔隙度的影响被认为是,并产生不同的解释,从以前假设的这些环境的过程。基于这一认识,我们提出了一个新的模型的小,快速旋转的小行星的最终状态,使它们能够由相对较细的风化颗粒举行在一起的范德华cohesion内聚力。
2010-02-12 astro-ph.EP
Physical Analysis of Bennu Samples Reveals Regolith Production by Collisional Disruption on Near-Earth Asteroids
Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory(约翰斯·霍普金斯大学应用物理实验室);Lunar and Planetary Laboratory, University of Arizona(亚利桑那大学月球与行星实验室);Vatican Observatory(梵蒂冈天文台);Hopkins Extreme Materials Institute, Johns Hopkins University(约翰斯·霍普金斯大学霍普金斯极端材料研究所);Jacobs-JETS, NASA Johnson Space Center(NASA约翰逊航天中心雅各布斯-JETS);University of Calgary(卡尔加里大学);EAPS, Massachusetts Institute of Technology(麻省理工学院地球、大气与行星科学系);Arizona State University(亚利桑那州立大学);National Air and Space Museum, Smithsonian Institution(史密森尼学会国家航空和航天博物馆);Astromaterials Research and Exploration Science (ARES), NASA Johnson Space Center(NASA约翰逊航天中心天体物质研究与探索科学部);Planetary Science Institute(行星科学研究所);INAF, Astronomical Observatory of Padova(意大利国家天体物理研究所帕多瓦天文台);University of Rochester(罗切斯特大学);Southwest Research Institute(西南研究院);Department of Geology, Rowan University(罗恩大学地质系);Department of Earth and Planetary Sciences, American Museum of Natural History(美国自然历史博物馆地球与行星科学系)
研究通过分析贝努样本和实验室实验发现,碰撞碎片在微重力环境下被保留,表明碰撞破坏是松散层形成的主要机制,适用于其他高孔隙率的近地小行星。
2026-04-21 astro-ph.EP physics.geo-ph
Probe the regolith characteristics of asteroids from 9-years infrared observations of WISE/NEOWISE: A case study of the Main-Belt Object (656) Beagle
本研究利用WISE/NEOWISE九年红外光变曲线,确定主带天体(656) Beagle的热物理参数,发现其反照率异常且表面无异质性,暗示其可能非邻近小行星母体,并指出光学形状模型在红外建模中的局限。
2024-07-18 astro-ph.EP
Measuring Regolith Strength in Reduced Gravity Environments in the Laboratory
本文设计开发了剪切与压缩单元(SCC),结合落塔模拟减重力与微重力环境,测量颗粒材料的杨氏模量、内摩擦角等关键力学性质,为小行星和卫星等行星探测任务中风化层行为研究提供重要工具。
2024-11-18 astro-ph.EP astro-ph.IM
Modeling the Thermal Extraction of Water Ice from Regolith
本文建立二维轴对称有限差分热模型,采用 Crank-Nicholson 算法和 Apollo 土壤参数,复现月表与小行星表面热测量,并支持月球钻头冷却分析及地下原始温度反演。
2023-06-05 astro-ph.EP physics.space-ph
Stick-slip dynamics in penetration experiments on simulated regolith
许多行星的表面,包括小行星和小卫星,都覆盖着灰尘和卵石大小的风化层,这些风化层在重力和接触力的作用下微弱地附着在行星表面。了解风化层对外部扰动的反应将允许仪器,包括用于此类表面的传感器和锚定机构,实施优化的设计原则。我们分析了一个灵活的探针插入到松散的风化层模拟作为探针速度和环境重力加速度的函数的行为,探索相关的动力学。EMPANADA实验(用于小行星上需要搜索或挖掘的应用的喷射物最小化协议)进行了几次抛物线飞行。它采用了经典的颗粒物理技术,光弹性,量化的动态过程中插入到一个系统的双分散,厘米大小的模型颗粒的柔性探针。我们确定的力链结构在整个系统中的探测器插入在各种速度和四个不同的重力水平:地球,火星,月球和微重力。我们确定离散的,粘滑故障事件的频率增加的重力加速度的函数。在微重力环境中,粘滑行为是可以忽略不计的,我们发现,更快的探针插入可以抑制粘滑行为,它们存在。我们的结论是,碎石堆小行星上的风化层的机械响应可能是很大的行星物体上发现的不同,并缩放地面实验微重力条件下可能无法捕捉到完整的物理动力学。
2021-11-12 astro-ph.EP cond-mat.soft
Full-field modeling of heat transfer in asteroid regolith: Radiative thermal conductivity of polydisperse particulates
确定小行星表面物质的特征对于了解其地质和为飞行任务的决定提供信息(如选择采样点)十分重要。昼夜地面温度幅值与地表物质的热性质直接相关。本文描述了一个研究真空中颗粒风化层导热系数的数值模型。热扩散和表面到表面的辐射计算进行使用有限元(FE)方法在三维网格几何形状的随机堆积的球形颗粒。我们验证的测试情况下,在稳态热条件下确定的总固体和单分散粒径频率分布(SFD)的颗粒的辐射传导率值的模型。然后,我们使用该模型来研究多分散的,累积的幂律粒子SFD的颗粒体辐射导热系数。我们发现,对于每个多分散颗粒几何形状测试,有一个相应的单分散几何形状与一些有效的粒径,具有相同的辐射导热系数。发现这些有效直径非常好地对应于Sauter平均粒径,其基本上是表面积加权平均值。接下来,我们表明,颗粒材料的热导率可以对颗粒的热导率的辐射分量有重要的影响,特别是如果颗粒材料的热导率非常低或球体相对较大,由于每个颗粒中的非等温性。我们提供了一个经验相关性来预测非等温辐射导热系数在单分散和多分散颗粒的影响。
2020-02-23 astro-ph.EP physics.geo-ph
Passive Sorting of Asteroid Material Using Solar Radiation Pressure
了解小行星附近的尘埃动力学是未来科学任务的关键,从长远来看,也是小行星开发的关键。分析了利用太阳辐射压力操纵小行星物质的可行性。提出了一种新的方法,用于被动分选材料作为其粒度或密度的函数,其中太阳辐射压力被用作被动原位“质谱仪”。一个简单的分析表明,原则上,这种方法允许一个有效的分选风化层材料。这可以立即应用于样品返回任务,并用于工业规模的现场资源利用,以根据颗粒大小或成分分离和浓缩风化层。
2014-01-22 astro-ph.EP math.DS physics.space-ph
Surface thermophysical properties investigation of the potentially hazardous asteroid (99942) Apophis
在这项工作中,我们研究了小行星(99942)Apophis的表面热物理性质(热发射率,热惯性,粗糙度和几何曲率),使用现有的热红外观测的CanariCam的大望远镜CANARIAS和远红外数据的PACS的Herschel,先进的热物理模型的基础上。结果表明,阿波菲斯的热发射率在$8.70~μm$到$160~μm$之间具有波长依赖性,最大热发射率可能出现在$20~μm$附近,与灶神星相似.此外,我们进一步推导了Apophis在$Γ=100^{+100}_{-52}\rm~Jm^{-2}s^{-0.5}K^{-1}$,$f_{\rm r}=0.78\sim1.0$,$p_{\rm v}=0.286^{+0.030}_{-0.026}$,$D_{\rm eff}=378^{+19}_{-25}\rm~m$的一个可能的1 $σ$尺度和$Γ=100^{+240}_{-100}\rm~Jm^{-2}s^{-0.5}K^{-1}$,$f_{\rm r}=0.2\sim1.0$,$p_{\rm v}=0.286^{+0.039}_{-0.029}$,$D_{\rm eff}=378^{+27}_{-29}\rm~m$的3 $σ$尺度下的热惯性,粗糙度分数,几何半径和有效直径。小行星Apophis的热惯量较低,但表面粗糙度较高,这可能意味着Apophis表面可能存在风化层,并且与小行星Itokawa…
2017-03-20 astro-ph.EP
Thermal and Dielectric Properties of Juno's Regolith at One Millimeter Wavelength
Planetary Science Institute(行星科学研究所);US Geological Survey(美国地质调查局);SOFIA/USRA(索菲亚/美国大学空间研究协会)
研究通过毫米波长观测分析朱诺小行星尘埃的热学和介电性质,得出热惯性、等效发射率等参数,揭示尘埃粒径和孔隙率的矛盾,提出可能的颗粒排斥机制。
2026-02-12 astro-ph.EP
Polarimetric properties of asteroid 3200 Phaethon
国际观测活动的目标-小行星3200 Phaethon的偏振观测没有涵盖适当的相位角间隔,无法估计小行星偏振曲线的所有属性。根据Phaethon现有的离散观测资料,再现了它在BVRI带通区的全极化曲线。这颗小行星的偏振特性与表面结构的概念相对应,即热蚀变的风化层颗粒与粗卵石一样的大岩石碎片混合在一起。
2020-01-03 astro-ph.EP
Long-term Trends of Regolith Movement on the Surface of Small Bodies
本文从非线性动力学的观点研究了太阳系小天体表面扰动风化层物质的长期迁移。本文提出了一个结合复杂地形和不规则引力场的长期质量运动近似模型。以小行星101955 Bennu为代表,研究了小行星动力环境的全球变化,给出了小行星自转蠕动-滑动-脱落区域的划分。在蠕滑区,基于“滑移-滑动”运动模式假设,建立了扰动风化颗粒的动力学方程。计算了系统的平衡点、局部流形和大尺度运动轨迹,揭示了长期风化层运动的动力学特征。一般来说,我们发现在低自旋速率下,地表风化颗粒从极区/赤道区流向中分纬度,这主要受地球位梯度的影响。当旋转到高速率时,风化层颗粒倾向于向赤道迁移,这与低纬度局部平衡的拓扑移动平行发生。从长期来看,平衡点主导着全球风化层的运动趋势。利用本文提出的方法,我们对风化层物质在自旋上升过程中的长期运动进行了展望或回顾,结果揭示了平衡的重要调节作用。通过对不同自旋速率下的动力学方案的详细研究,实现了对自旋上升过程中全球风化层运动趋势的宏观预测,解释了风化层物质长期运动驱动下的全球地质演化。
2021-12-23 astro-ph.EP nlin.PS physics.geo-ph
The stratification of regolith on celestial objects
本研究通过抛物线飞行实验探究了无大气天体风化层堆积密度的重力依赖性,并开发了分析模型计算岩石与冰质天体风化层的分层情况及在航天器和宇航员重量下的力学屈服。
2024-08-30 astro-ph.EP
Thermophysical properties of near-Earth asteroid (341843) 2008 EV5 from WISE data
目标。推导2008 EV $_5$(马可波罗-R任务建议的基线目标)的热惯性,并推断其表面颗粒大小的信息。方法.热惯性值是通过将小行星热物理模型与美国宇航局的广域红外巡天探测器(WISE)红外数据拟合获得的。从约束的热惯性和模型的热导率,占不同的值的包装分数(一种措施的压实程度的风化层颗粒),晶粒尺寸的推导。结果我们得到了一个有效直径$D = 370 \pm 6\,\mathrm{m}$,几何可见的自旋$p_V = 0.13 \pm 0.05$(假设$H=20.0 \pm 0.4$),和热惯性$Γ= 450 \pm 60$ J/m2/s(1/2)/K在1- $σ$水平的显着性,其逆行自旋极的解决方案。对于低压实度,风化层颗粒半径为$r = 6.6^{+1.3}_{-1.3}$ mm;对于最高堆积密度,风化层颗粒半径为$r = 12.5^{+2.7}_{-2.6}$ mm。
2013-10-24 astro-ph.EP
Constraining the Thermal Properties of Planetary Surfaces using Machine Learning: Application to Airless Bodies
我们提出了一种新的方法来确定无空气物体的表面特性的测量发射的红外通量。我们的方法使用机器学习技术来训练,验证和测试神经网络表示的无大气物体给定形状模型,照明和观测几何的遥感器的热物理行为。该网络的热模拟发射的红外线通量的不同值的表面岩石丰度,粗糙度和风化层和岩石成分的热惯性值的数据集上进行训练。这些替代模型,然后用马尔可夫链蒙特卡罗贝叶斯反演观测到的红外通量的表面热特性。我们将该方法应用于小行星(101195)Bennu的模拟红外通量的反演-根据与NASA的OSIRIS-REx任务计划类似的观测几何-和小行星(25143)Itokawa的红外观测。在这两种情况下,都可以检索小行星的表面特性,如表面粗糙度、风化层和岩石成分的热惯性以及岩石的相对丰度;风化层和岩石成分的贡献被很好地分开。对于Itokawa的情况下,我们检索的岩石丰度约85%的卵石大于昼夜趋肤深度,这是约2厘米。岩石的热惰性被发现低于LL陨石的预期值,表明Itokawa上的岩石可能是断裂的。表面的平均热惯性约为750 $J s^{-1/2} K^{-1} m^{-2}$,风化层的热惯性测量值对应于约10 mm的平均风化层颗粒直径,与原位测量值以及先前研究的结果一致。
2019-02-22 astro-ph.EP
A study on station-keeping over irregularly shaped asteroids with different sized solar sails
São Paulo State University(圣保罗州立大学);National Institute for Space Research(国家空间研究所)
研究利用不同尺寸太阳帆在不同大小不规则小行星上实现航天器站位保持,通过基于决策树算法的直接优化策略计算帆的定向,发现小帆在小行星上更有效。
2026-06-25 astro-ph.EP astro-ph.IM
Low-speed Impact Simulations into Regolith in Support of Asteroid Sampling Mechanism Design I.: Comparison with 1-g Experiments
这项研究是在小行星取样返回飞行任务的框架内进行的,这些飞行任务使用低速射弹作为其取样机制的主要组成部分(例如,日本宇宙航空研究开发机构的隼鸟和隼鸟2号飞行任务)。我们进行数值模拟,这种影响到颗粒状材料使用不同的弹丸形状下地球的重力。然后,我们将模拟中获得的喷射质量与使用类似设置的实验中发现的质量进行比较,这使我们能够验证我们的数值方法。对于目标,我们考虑2种不同的单分散颗粒直径尺寸:5 mm和3 mm。弹丸的撞击速度为11 m/s $^{-1}$,方向向下,垂直于目标的表面。使用软球离散元法(SSDEM)的$N$ -体重力树代码PKDGRAV,以前验证的情况下,到烧结玻璃珠团聚体的低速冲击的实施,我们发现一个显着的依赖性的抛射体的形状上的质量的量。如在实验中发现的,在较大的目标颗粒尺寸(5 mm)的情况下,圆锥形射弹比其他形状的射弹(包括盘和球)发射更大量的质量。然后,我们发现,数值的结果是敏感的正常的恢复恢复系数的颗粒,特别是对目标的影响,包括较小的颗粒(3毫米)。我们还发现,静摩擦起着更重要的作用,冲击到目标组成的较大的晶粒。作为初步演示,在微重力环境中模拟了这些考虑的设置之一。正如预期的那样,重力的减少增加了喷射的质量和撞击过程的时间尺度。我们的方法也适用于特定飞行任务设计中的采样机制条件。
2014-08-08 astro-ph.EP physics.comp-ph
Dielectric Properties of Vesta's Surface as Constrained by Dawn VIR Observations
对小行星的地面和轨道雷达观测为确定其表面粗糙度和介电特性以及可能探索其浅层地下的一些物理特性提供了独特的机会。如果确定小行星表面的介电和地形特性,就可以利用观测到的雷达后向散射来限制其表面结构特性以及潜在的地下挥发物富集。为了实现这一目标,我们建立了小行星灶神星的第一个介电模型的情况下,干燥,挥发性差的风化层-采用类比的月球土壤的介电特性,并调整了表面密度和温度推导出黎明的可见光和红光测绘光谱仪(VIR)。我们的模型表明,在灶神星表面的介电常数的实部是相对恒定的,范围从2.3到2.5从夜到白天的灶神星侧,而损耗角正切值显示出轻微的变化作为昼夜温度的函数,范围从0.006到0.008。我们估计表面孔隙度为~55%的上部米的风化层,来自VIR观测。这比先前从地球X和S波段雷达观测得出的孔隙度估计值高出约12%。我们认为,小行星灶神星的雷达后向散射特性将主要是由表面粗糙度的变化,而不是潜在的介电变化在上层风化层中的X-和S-波段。
2015-08-26 astro-ph.EP
The Mineralogical Connection Between M- and K-type Asteroids as Indicated by Polarimetry
本研究通过小行星近红外偏振特性调查,发现M型与K型小行星存在矿物学关联,二者可能属于同一连续体,光谱差异源于分异、冲击变暗等演化过程,为小行星演化研究提供了新依据。
2025-06-17 astro-ph.EP
Asteroid Surface Geophysics
小行星表面被风化层覆盖,保存着在其表面有时也在其内部发生的地球物理过程的记录。由于这些天体所处的独特微重力环境,一个复杂而多样的天体物理学产生了我们刚刚开始了解的迷人特征。形成这些特征的过程首先是通过详细的航天器观测提出的假设,并使用理论、数值和实验方法进行了进一步研究,这些方法往往结合了几个科学学科。这些多种方法目前正在合并,以进一步了解小行星表面的地球物理状态。在本章中,我们将简要总结科学界迄今为止对这些小行星表面的了解,以及塑造它们的过程。我们还讨论了最先进的实验技术和数值模拟,目前正在使用的调查风化过程发生在小天体表面,并有助于解释观测和设计未来的空间飞行任务。
2015-03-06 astro-ph.EP physics.geo-ph
The discovery and characterization of a kilometre sized asteroid inside the orbit of Venus
近地小行星群模型预测金星轨道内存在天体。尽管搜索到2019年底,没有发现。我们报告发现和后续观测(594913)'Ayló'chaxnim,一颗轨道完全位于金星内部的小行星。(594913)'Ayló'chaxnim的远日点距离约为0.65 au,直径约为2 km,呈红色。在金星轨道内发现如此大的小行星是令人惊讶的,因为根据近地小行星种群模型,它们是罕见的。作为第一个完全位于金星轨道内的正式编号和命名的小行星,我们建议将金星内部的小行星称为“Ayló”chaxnim小行星。
2022-08-15 astro-ph.EP
Landslides and Mass Shedding on Spinning Spheroidal Asteroids
研究了自转、受重力作用的球状小行星发生风化层滑坡的条件及其后果。这些条件是通过将经典颗粒力学稳定性分析应用于小行星环境而得出的。作为我们研究的一部分,我们确定了这些物体表面的斜率如何随着旋转速率的变化而变化,超过休止角的材料的动态命运,以及如何根据这些结果修改物体形状的分析。我们发现特定的特点,身体表面和形状旋转时,表面附近的破坏极限,并开发它们的可观察到的影响。小的、扁圆的、快速旋转的小行星,如1999 KW 4 Alpha和2008 EV 5,就表现出了这些可观察到的特征。这里概述的详细机制还可以提供对最近观测到的活动小行星(如P/2013 P5)的了解和限制,以及小行星流星流的产生。
2014-09-14 astro-ph.EP
Mobility and Science operations On An Asteroid Using a Hopping Small Spacecraft on Stilts
University of Arizona(亚利桑那大学)
近地空间有数千颗小行星,主带有数百万颗。它们的物理性质和组成各不相同,是早期太阳系的时间胶囊。这使它们成为行星科学,资源开采,行星防御/安全以及星际仓库和通信中继的战略位置。在小行星上着陆并操纵其表面材料仍然是一个充满高风险的未解决的重大挑战。小行星表面可能包含从坚硬的巨石到松散地由凝聚力和非常低的重力保持的柔软风化层的一切。即将到来的任务Hayabusa II和OSIRIS-REx将执行触摸和操作,以减轻在小行星上着陆的风险。这限制了接触时间并且需要用于悬停的燃料消耗。一个重要的未知数是卡住或与表面产生硬碰撞的问题。增进近地物体知识航天器穿透器(SPIKE)飞行任务概念将利用一个小型卫星总线,该总线由氙燃料离子发动机推进,并将包含一个可延伸、低质量、高强度的吊杆,吊杆尖端装有力矩传感器。SPIKE将能够与小行星表面接触,在那里它将进行详细的风化层分析和地震学以及重力测量,同时将主航天器总线保持在安全距离。使用一个或多个长支柱使航天器不必在小行星上方盘旋,从而大大减少或消除了进行科学操作时的燃料使用。这使得更长的任务,包括一系列的跳跃到多个地点的小身体表面。
2018-01-29 astro-ph.EP cs.RO
The effect of the dust size distribution on asteroid polarization
我们已经制定了一个理论描述如何的小行星的极化相位曲线将受到影响的尘埃从表面上去除由于一个大小依赖的现象,如辐射压力驱动的逃逸悬浮粒子。利用夏威夷大学2.2米望远镜上的双光束成像偏振仪对4颗小(D ~ 1 km)近地小行星[(85236),(142348),(162900)和2006 SZ 217]进行了新的观测,并利用(25143)Itokawa和(433)Eros的观测结果对我们的计算进行了检验。我们发现,从小行星反射的光的偏振控制的矿物和化学成分的表面,是独立的尘埃颗粒。因此,超过反转角的极化相位曲线斜率与小行星的倾角之间的关系与表面风化层大小分布无关,对主带和近地小行星都有效。
2009-09-21 astro-ph.EP
Low thermal conductivity of the superfast rotator (499998) 2011 PT
背景:直径达几十米的小行星可能旋转得非常快,并在几分钟内完成整个旋转。这些小而快速旋转的物体被认为是整体物体,因为它们的小尺寸所产生的引力不足以抵消快速旋转所产生的强大向心力。此外,尚不清楚快速旋转是否会阻止灰尘和小颗粒(风化层)留在其表面。目的:我们开发了一个模型,用于限制小型快速旋转的近地小行星表面的热导率。这个模型可能表明这些物体上是否可能存在风化层。研究方法:我们的方法是基于测量的Yarkovsky漂移和预测值的比较,使用的理论模型,取决于轨道,物理和热参数的对象。必要的参数要么从近地小行星群的统计分布中推导出来,要么从具有相关不确定性的观测中确定。利用这些信息,我们进行了蒙特卡罗模拟,并产生了热导率的概率密度分布。结果如下:将我们的模型应用于超高速旋转小行星(499998)2011 PT,我们发现只有当小行星表面的热导率$K$较低时,才能测量到Yarkovsky漂移。所得的电导率的概率密度函数是双峰的,其中两个最可能的值为约0.0001和0.005 W m $^{-1}$ K $^{-1}$。在此基础上,我们发现$K$小于0. 1 W m $^{-1}$ K $^{-1}$的概率至少为95%。这种低导热性可能表明2011 PT的表面覆盖着一层隔热层,由类似月球尘埃的风化物组成。
2021-01-25 astro-ph.EP
Resolved Photometry of Vesta Reveals Physical Properties of Crater Regolith
本研究利用黎明号飞船的观测数据反演灶神星表土光度特性,发现相位曲线斜率与表土粗糙度相关,提出冲击园艺导致的喷出物磨平是灶神星太空风化的新形式。
2023-11-07 astro-ph.EP
The Kilometer-Sized Main Belt Asteroid Population as Revealed by Spitzer
利用来自MIPSGAL和金牛座遗产巡天的多历元斯皮策空间望远镜24微米数据,根据小行星的相对运动探测小行星。这些红外探测结果与已知小行星相匹配,旋转平均直径和旋转平均半径是利用近地小行星模型结合蒙特卡罗模拟对1835颗大小从0.2公里到143.6公里不等的小行星进行的模拟得出的。IRAS或MSX也检测到这些对象的一个小的子样本,并且从该数据导出的单波长λ dos和直径拟合在IRAS和/或MSX导出的λ dos和直径的5%以内,证明了我们技术的稳健性。在这个样本中,小的主带小行星的平均几何半径为p_V = 0.138,样本标准差为0.105。该样本的分布比IRAS或MSX样本更加多样化。直接导出了小直径主带小行星的累积尺寸-频率分布。讨论了光学和红外探测的完备性极限。
2012-04-05 astro-ph.EP
The Origins of Asteroidal Rock Disaggregation: Interplay of Thermal Fatigue and Microstructure
无气天体上风化层的粒度和化学成分分布为研究太阳系的演化提供了线索。最近,日本宇宙航空研究开发机构隼鸟号航天器访问的小行星(25143)丝川的风化层被观测到含有毫米至厘米大小的颗粒。Itokawa巨石通常显示出圆形轮廓和表面纹理,似乎与陨石撞击过程中的机械破碎不一致;圆形轮廓被假设为地震震动造成的表面滚动和移动。我们提供了一个可能的解释,这些意见,通过探索在热疲劳过程中的球粒陨石的主裂纹扩展机制。我们提出了在原位演化的全场应变的表面上的温度和微观结构的函数,并观察和量化在热循环过程中的裂纹扩展。我们观察到,主疲劳裂纹路径优先遵循单矿物之间的界面,使它们完整的破碎后。这些观察结果解释通过一个基于微观结构的有限元模型,定量与我们的实验结果进行比较。这些结果的相互作用的热疲劳裂纹的微观结构可能最终使我们能够区分热致碎片和冲击产品。
2017-01-12 astro-ph.EP cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Electrostatic Dust Ejection From Asteroid (3200) Phaethon With the Aid of Mobile Alkali Ions at Perihelion
虽然流星雨通常与周期彗星的活动有关,但小行星(3200)法厄同被认为是双子座流星雨的母体。该小行星最独特的地方是它的彗星般活动,每次经过近日点时都会喷出微米大小的尘埃颗粒,而在距离太阳$0.14~\mathrm{au}$的近近日点区域之外,从未发现过该小行星的活动。从理论的角度来看,我们认为,小行星的活动很好地解释了微米级尘埃粒子的静电放样与移动碱金属离子在高温下的帮助。在我们的模型中,来自小行星的微米级颗粒的质量损失率与从法厄同尘埃尾部的可见观测中推断出的值完全一致。对于毫米级的颗粒,我们预测三个数量级更高的质量损失率,这也可以占总质量的双子座流星体流的静电放样机制。
2022-04-20 astro-ph.EP
The Heterogeneous Surface of Asteroid (16) Psyche
本研究通过拟合ALMA数据发现小行星(16) Psyche表面在介电常数和热惯量上具有异质性,且两者无直接关联,表明其表面由金属与硅酸盐混合构成,并可能覆盖有细粒风化层,反映了碰撞演化历史。
2024-02-05 astro-ph.EP