101955 Benu

O Benu foi descoberto em 11 de setembro de 1999 durante uma pesquisa de asteroides próximos da Terra feita pelo Lincoln Near-Earth Asteroid Research (LINEAR).^[7] O asteroide recebeu a designação provisória 1999 RQ₃₆ e foi classificado como um objeto próximo à Terra. Ele foi extensivamente observado pelo Observatório de Arecibo e o Goldstone Deep Space Network, que usaram imagens de radar quando o mesmo se aproximou da Terra em 23 de setembro de 1999.^[8][9]

Nomeação

O nome Benu foi selecionado por mais de 8 mil estudantes de vários países ao redor do mundo inscritos no concurso "Name That Asteroid!" organizado pela Universidade do Arizona, a Sociedade Planetária e o projeto LINEAR em 2012.^[10][11] O estudante do terceiro ano Michael Puzio da Carolina do Norte propôs o nome em referência a Benu, garça da mitologia egípcia. Para Puzio, o TAGSAM (braço robótico para a coleta de amostras) estendido da espaçonave assemelha-se à divindade egípcia, que é tipicamente representada como uma garça.^[10]

Os acidentes geológicos do asteroide terão o nome de aves ou de criaturas mitológicas semelhantes a aves.^[12]

O Benu tem forma mais ou menos esferoidal, lembrando um pião. O seu eixo de rotação tem inclinação de 178° em relação à sua órbita; a direção da rotação sobre o eixo é retrógrada com respeito à órbita.^[13] Enquanto as primeiras observações de radar instalado na Terra indicaram que o Benu tinha uma forma razoavelmente lisa com uma rocha de 10 a 20 m proeminente na superfície,^[14] dados de alta resolução obtidos pela OSIRIS-REx revelaram que a superfície é mais áspera, com mais de 200 rochas maiores que 10 m na superfície, a maior tendo 58 m de diâmetro.^[13] As rochas contêm veios de minerais de carbono de alto albedo, que se acredita terem origem antes da formação do asteroide, devido a canais de água quente no corpo celeste que lhe deu origem, que era muito maior.^[15] Os veios têm de 3 a 15 cm de largura e podem ter mais de um metro de comprimento, sendo bem maiores que os vistos em meteoritos.^[16]

Existe uma crista bem definida ao longo do equador do Benu. A presença dessa crista sugere que partículas de regolito de grãos finos se acumularam nessa área, possivelmente por causa da baixa gravidade e rápida rotação.^[14] Observações da OSIRIS-REx mostraram que a rotação do Benu está ficando mais rápida com o passar do tempo.^[17] Essa mudança é causada pelo Efeito de Yarkovski.^[17] Devido à emissão desigual de radiação térmica da superfície do Benu enquanto ele gira à luz do Sol, o seu período de rotação diminui cerca de um segundo a cada 100 anos.^[17]

Observações desse asteroide feitas pelo Telescópio Espacial Spitzer em 2007 indicaram um diâmetro efetivo de 7002484000000000000♠484±10 m, o que está de acordo com outros estudos. Ele tem um baixo albedo geométrico de 0,046 ± 0,005. A inércia térmica foi medida e descobriu-se que varia em aproximadamente 19% durante cada período de rotação. Com base nestas informações, cientistas (incorretamente) estimaram um tamanho médio para os grãos de regolito, indo de alguns milímetros a até um centímetro, uniformemente distribuídos. Nenhuma emissão de uma potencial coma de poeira foi detectada perto do Benu, o que indica um limite de 10⁶ g de poeira dentro de um raio de 4750 km.^[18]

Observações astrométricas entre 1999 e 2013 demonstraram que o Benu é influenciado pelo Efeito de Yarkovski, fazendo com que o semieixo maior de sua órbita varie em média 284 ± 1,5 metros ao ano. Análises de efeitos gravitacionais e térmicos indicaram uma densidade aparente de ρ = 1 190 ± 13 kg/m³, o que é um pouco mais denso que a água. Portanto, a macroporosidade prevista é de 7001400000000000000♠40±10%, sugerindo que o interior do asteroide tenha uma estrutura Rubble pile (um objeto que não é um monolito, e sim um aglomerado de rochas reunidas pelo efeito da gravidade). A massa estimada é de (7,329 ± 0,009) × 10¹⁰ kg.^[13]

Superfície coberta por regolitos do asteroide Benu

Foto grande angular do Hemisfério Norte do Benu tirada pela OSIRIS-REx a uma altitude de aproximadamente 1,8 km.

Foto tirada pela OSIRIS-Rex da superfície coberta por regolitos do Benu.

Foto do lugar de coleta de amostras Nightingale tirada pela OSIRIS-Rex após a aterragem.

Fotometria e espectroscopia

Observações fotométricas do Benu em 2005 mostraram um período sinódico de 4,2905 ± 0,0065 h. Ele é um asteroide tipo B, que é uma subcategoria dos asteroides tipo C.^[19] Medidas em um intervalo de ângulos de fase mostraram um declive na função de fase de 0,04 magnitude por grau, o que é similar a outros asteroides próximos à Terra com baixo albedo.^[20]

Antes da OSIRIS-REx, a espectroscopia indicou uma correspondência com condritos carbonáceos CI e/ou CM,^[21][22][23] incluindo a magnetita mineral carbonácea-condritada.^[24][25][26] A magnetita, um produto de água espectralmente proeminente, mas destruído pelo calor, é um importante indicador para os astrônomos, incluindo a equipe da OSIRIS-REx.^{[27][28][29][30][31][32][33][34]}

Levantamentos espectroscópicos preliminares da superfície do asteroide pela OSIRIS-REx confirmaram a magnetita e a ligação meteorito-asteroide,^[35][36][37] dominada por filossilicatos.^[38][39][40] Os filossilicatos, entre outros, retêm água.^[41][42][43] Os espectros de água de Benu foram detectados na aproximação,^[36][44] revisados por cientistas externos,^[45][27] e depois confirmados pela órbita.^[24][46]

Atividade

O Benu é um asteroide ativo,^{[47][48][49][50]} emitindo esporadicamente jatos de partículas^[51][52] e pedras de até 10 cm^[53][54] (não é poeira, que é definida em dezenas de micrômetros).^[55][56] Os cientistas levantam hipóteses de que as emissões podem ser causadas por fraturamento térmico, liberação de voláteis por desidratação de filossilicatos e/ou impactos de meteoroides.^[54]

Antes da chegada da OSIRIS-REx, o Benu exibiu polarização consistente com o Cometa Hale-Bopp e o 3200 Phaethon, um cometa rochoso.^[19] Bennu, Phaethon e os cometas de Manx inativos^[57] são exemplos de asteroides ativos.^[58][59][49] Os asteroides tipo B que exibem uma cor azul em particular podem ser cometas inativos.^[60][61][62] Se a União Astronômica Internacional declarar o Benu como sendo um objeto de estado duplo, sua designação de cometa será P/1999 RQ₃₆ (LINEAR).^[63]

Asteroide Bennu expelindo partículas

6 de Janeiro de 2019

Trajetória das partículas em quatro eventos de emissão de partículas em 2019 (vÍdeo; 0,43)

19 de Janeiro de 2019

Missão OSIRIS-REx^[54][64]

Características da superfície

Todos os acidentes geológicos de Benu têm o nome de espécies de aves e figuras mitológicas parecidas com aves.^[65] Os primeiros acidentes a serem nomeados foram os últimos quatro candidatos para ser o lugar da coleta de amostras da OSIRIS-REx, que receberam nomes não oficiais em agosto de 2019.^[66] Em 6 de março de 2020 a União Astronômica Internacional anunciou os primeiros nomes oficiais para 12 acidentes da superfície do Benu, incluindo regiões (grandes regiões geográficas), crateras, cordilheiras, fossas (sulcos e trincheiras) e rochas.^[67]

Candidatos a lugar de coleta de amostras

Em 12 de dezembro de 2019, depois de um ano mapeando a superfície do Benu, o alvo foi anunciado. Chamado Nightingale, a área é próxima ao polo norte do asteroide e encontra-se em uma pequena cratera dentro de uma cratera maior. Osprey foi escolhido como substituto.^[69]

Características nomeadas pela União Astronômica Internacional

O material carbonáceo que compõe o Benu veio originalmente da quebra de um corpo — um asteroide ou um protoplaneta. Porém, como quase toda matéria do Sistema Solar, a origem de seus minerais e átomos é a morte de estrelas como gigantes vermelhas e supernovas.^[71] De acordo com a teoria da acreção, essa matéria se juntou há 4,5 bilhões de anos durante a formação do Sistema Solar.

O corpo pai do Benu pode ser o mesmo que o do asteroide Ryugu. A análise das amostras coletadas pelas espaçonaves OSIRIS-REx e Hayabusa 2 permitirá determinar com precisão a composição destes corpos, podendo-se, assim, saber se esses dois asteroides são "irmãos" ou não.^[72]

A mineralogia básica e a natureza química do Benu teriam sido estabelecidas durante os primeiros 10 milhões de anos da formação do Sistema Solar, quando o material carbonáceo passou por algum aquecimento geológico e transformação química dentro de um asteroide muito maior ou um protoplaneta capaz de produzir a pressão, o calor e a hidratação necessários — em minerais muito mais complexos.^[14] O Benu provavelmente começou no cinturão de asteroides interior como um fragmento de um corpo maior com um diâmetro de 100 km. Simulações sugerem que há 70% de chance de que ele tenha vindo da família Polana e 30% de que ele tenha vindo da família Eulalia.^[73]

Posteriormente, a órbita desviou como resultado do efeito de Yarkovski e da ressonância orbital com os planetas gigantes, como Júpiter e Saturno. Várias interações com os planetas, em combinação com o efeito de Yarkovski, modificaram o asteroide, possivelmente mudando sua rotação, sua forma e características de sua superfície.^[74]

Cellino et al. sugeriram uma possível origem cometária para Benu, com base nas semelhanças de suas propriedades espectroscópicas com cometas conhecidos. A fração estimada de cometas na população de objetos próximos à Terra é de 6998800000000000000♠8%±5%.^[19] Isso inclui o cometa rochoso 3200 Faetonte, descoberto originalmente como um asteroide e ainda numerado como um deles.^[75][76]

Atualmente o Benu orbita o Sol com um período de 1,1955 ano terrestre. A Terra se aproxima a até 480 000 km (0,0032 UA) de sua órbita em torno de 23 a 25 de setembro. Em 22 de setembro de 1999 o Benupassou a 0,0147 UA da Terra, e em 20 de setembro de 2005 ele passou a 0,033 UA. As próximas aproximações de menos de 0,09 UA serão em 30 de setembro de 2054 e depois em 23 de setembro de 2060, o que perturbará ligeiramente a órbita. Entre as aproximações de 1999 e 2060, a Terra completa 61 órbitas e o Benu 51. Uma aproximação ainda maior ocorrerá em 23 de setembro de 2135 entre 0,0008 e 0,0036 AU (veja abaixo).^[10] Nos 75 anos entre as aproximações de 2060 e 2135, o Benu completará 64 órbitas, o que significa que seu período terá mudado para cerca de 1,17 ano.

Possível impacto com a Terra

Em média, um asteroide com um diâmetro de 500 m pode impactar a Terra a cada 130.000 anos ou mais.^[77] Um estudo dinâmico de 2010 realizado por Andrea Milani e colaboradores previu uma série de oito impactos em potencial do Benu com a Terra entre 2169 e 2199. A probabilidade cumulativa de impacto depende das propriedades físicas do Benu, que eram pouco conhecidas na época, mas não ultrapassou 0,071% em todos os oito encontros.^[6] Os autores reconheceram que uma avaliação precisa da probabilidade de impacto da Terra exigiria um modelo detalhado de forma e observações adicionais (seja do solo ou de espaçonaves visitando o objeto) para determinar a magnitude e direção do efeito de Yarkovski.

A publicação do modelo de forma e da astrometria com base em observações de radar obtidas em 1999, 2005 e 2011^[8] possibilitou uma estimativa melhorada da aceleração de Yarkovsky e uma avaliação revisada da probabilidade de impacto. A melhor estimativa atual (a partir de 2014) da probabilidade de impacto é uma probabilidade cumulativa de 0,037% no intervalo de 2175 a 2196.^[78] Isso corresponde a uma pontuação cumulativa na Escala de Palermo de −1,71. Se um impacto ocorresse, a energia cinética esperada associada com a colisão seria de 1 200 megatons no Equivalente em TNT (para comparação, o equivalente em TNT para a bomba atômica Little Boy era de aproximadamente 0,015 megaton).^[79]

Aproximação de 2060

O Benu passará a 0,005 AU (750 000 km) da Terra em 23 de setembro de 2060,^[10] enquanto a distância orbital média da Lua (Distância lunar, DL) é hoje de 384 402 km e daqui a 50 anos será de 384 404 km. Ele estará muito tênue para ser visto com binóculos comuns.^[80] Essa aproximação causará divergência na aproximação de 2135. Em 25 de setembro de 2135, a distância nominal de aproximação será de 0,002 AU (300 000 km), mas o Benu poderia passar tão perto quanto 0,0007 AU (100 000 km).^[10] Não há nenhuma chance de um impacto na Terra em 2135.^[81] A aproximação de 2135 criará muitas linhas de variação e o Benu pode passar por uma fenda de ressonância gravitacional, o que poderia criar um cenário de impacto em um encontro futuro. As fendas de ressonância têm menos de 55 km de largura.^[78]

Em 25 de setembro de 2175, há uma chance de 1 em 24 000 de um impacto com a Terra,^[79] mas a trajetória nominal indica o asteroide a mais de 1 UA da Terra nessa data.^[82] O possível impacto mais ameaçador é em 24 de setembro de 2196, quando há uma chance de impacto de 1 em 11 000.^[79] Há uma chance cumulativa de 1 em 2 700 de um impacto na Terra entre 2175 e 2199.^[79]

Em longo prazo

Lauretta et al. relataram em 2015 seus resultados de uma simulação de computador, concluindo que é mais provável que o Benu seja destruído por alguma outra causa:

A órbita do Benu é intrinsecamente dinamicamente instável, assim como a de todos os NEOs. A fim de colher informações probabilísticas sobre a evolução futura e o provável destino do Benu em algumas centenas de anos, rastreamos mil "Benus" virtuais por um intervalo de 300 milhões de anos, com as perturbações gravitacionais dos planetas de Mercúrio a Netuno incluídas. Nossos resultados […] indicam que o Benu tem uma chance de 48% de cair no Sol. Há uma probabilidade de 10% de que o Benu seja ejetado do Sistema Solar interno, muito provavelmente após um encontro próximo com Júpiter. A maior probabilidade de impacto com um planeta é com Vênus (26%), seguido pela Terra (10%) e Mercúrio (3%). As chances do Benu atingir Marte são de apenas 0,8% e há 0,2% de chance de colidir com Júpiter.^[74]

Chuva de meteoros

Como um asteroide ativo com uma pequena distância mínima de interseção orbital da Terra, o Benu pode ser o corpo pai de uma fraca chuva de meteoros. As partículas do Benu iriam irradiar por volta de 25 de setembro ao sul da constelação do Escultor.^[83] Os meteoros devem estar próximos do limite do olho nu e produzir apenas uma taxa horária zenital inferior a 1.^[83]

Ver artigo principal: OSIRIS-REx

A missão OSIRIS-REx do Programa New Frontiers da NASA foi lançada em direção ao Benu em 8 de setembro de 2016. Em 3 de dezembro de 2018, a espaçonave chegou ao asteroide depois de uma viagem de dois anos.^[84] Uma semana depois, no Fall Meeting da União Geofísica Americana, pesquisadores anunciaram que a OSIRIS-REx havia descoberto evidências espectroscópicas de minerais hidratados na superfície do asteroide, sugerindo que havia água líquida no corpo pai do Benu antes de este se separar.^[85][13] Em 20 de outubro de 2020, a OSIRIS-REx tocou a superfície do asteroide, coletou uma amostra e voltou.^[86][87] A OSIRIS-REx retornou as amostras para a Terra em 24 de setembro de 2023^[88] por meio de uma cápsula enviada pela espaçonave para a superfície da Terra em Utah com paraquedas no dia 24 de setembro.^[86]

Seleção

O Benu foi selecionado entre mais de meio milhão de asteroides conhecidos pelo comitê de seleção da OSIRIS-REx. A restrição primária para a seleção foi a proximidade da Terra, uma vez que a proximidade implica baixo impulso (Δv) necessário para alcançar um objeto da órbita da Terra.^[89] Os critérios estipularam um asteroide em uma órbita com baixa excentricidade, baixa inclinação e um raio orbital de 0,8-1,6 UA.^[90] Além disso, o asteroide candidato para uma missão de retorno de amostra deve ter regolito solto em sua superfície, o que implica um diâmetro maior que 200 metros. Asteroides menores que isso normalmente giram muito rápido para reter poeira ou pequenas partículas. Finalmente, o desejo de encontrar um asteroide com material de carbono intocado do início do Sistema Solar, possivelmente incluindo moléculas voláteis e compostos orgânicos, reduziu ainda mais a lista.

Com os critérios acima aplicados, cinco asteroides permaneceram como candidatos para a missão OSIRIS-REx, e o Benu foi escolhido, em parte, por sua órbita potencialmente perigosa.^[90]

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  Uma compilação de imagens de radar do Benu (esquerda) e um modelo 3D correspondente. (direita)
• 
  Esta foto, tirada pela espaçonave OSIRIS-REx em 2 de novembro de 2018, fazia parte de uma sequência de quadros coletados para mostrar o Benu girando. Nesta foto, o Benu tem aproximadamente 200 pixels de largura.
• Animação da OSIRIS-REx coletando uma amostra da superfície do Benu.
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  Modelo 3D do Bennu feito a partir de imagens da OSIRIS-REx.

• Earth Impact Risk Summary: 101955 1999 RQ36 (Anos: 2169-2199) - JPL near-Earth object website
• Parâmetros de órbita - NASA
• História temperatura e evolução dinâmica do (101955) 1999 RQ 36:A Potential Target for Sample Return from a Primitive Asteroid (2011 ApJ 728 L42)