Professeur Arakawa Masahiko (École supérieure des sciences, Université de Kobé, Japon) et les membres de la mission Hayabusa2 ont découvert plus de 200 rochers allant de 30 cm à 6 m, qui soit nouvellement apparu ou déplacé à la suite du cratère d'impact artificiel créé par le vaisseau spatial japonais Hayabusa2's Small Carry-on Impactor (SCI) le 5 avril, 2019. Certains rochers ont été perturbés même dans des zones jusqu'à 40 m du centre du cratère. Les chercheurs ont également découvert que la zone de secousse sismique, dans laquelle les blocs de surface ont été secoués et déplacés d'un ordre de centimètres par l'impact, étendu à environ 30 m du centre du cratère. Hayabusa2 a récupéré un échantillon de surface à la pointe nord du cratère SCI (TD2), et l'épaisseur des dépôts d'éjecta sur ce site a été estimée entre 1,0 mm et 1,8 cm à l'aide d'une carte numérique d'élévation (DEM).

Ces découvertes sur les processus de resurfaçage d'un véritable astéroïde peuvent servir de référence pour des simulations numériques d'impacts de petits corps, en plus des impacts artificiels dans les futures missions planétaires telles que le Double Asteroid Redirection Test (DART) de la NASA. Les résultats seront présentés lors de la 52e réunion de l'AAS Division of Planetary Science le 30 octobre lors de la session intitulée Asteroids:Bennu and Ryugu 2.

Le but de l'impact sur Ryugu avec un projectile SCI d'environ 13 cm était de récupérer un échantillon du matériau souterrain. En outre, cela a fourni une bonne occasion d'étudier les processus de renouvellement de surface (resurfaçage) qui résultent d'un impact se produisant sur un astéroïde avec une gravité de surface de 10 ^-5 de la gravité terrestre. Le SCI a réussi à former un cratère d'impact, qui a été défini comme un cratère SCI d'un diamètre de 14,5 m (Arakawa et al., 2020), et l'échantillon de surface a été récupéré à TD2 (10,04°N, 300,60°E). Il a été découvert que la zone concentrique du centre du cratère, qui a un rayon quatre fois plus grand que le rayon du cratère, a également été perturbé par l'impact de la SCI, provoquant le mouvement des rochers.

Les chercheurs ont ensuite comparé des images de surface avant et après l'impact artificiel afin d'étudier les processus de resurfaçage associés à la formation de cratères, comme les secousses sismiques et les dépôts d'éjectas. Pour faire ça, ils ont construit des profils de bord de cratère SCI à l'aide d'une carte numérique d'élévation (DEM) constituée du DEM pré-impact soustrait du DEM post-impact. Le profil moyen de la jante a été approximé par l'équation empirique de h=h r exp[-( r/R jante -1)/λ jante ] et les paramètres ajustés de h r et moi jante étaient 0,475 m et 0,245 m, respectivement. Sur la base de ce profil, l'épaisseur de la couverture d'éjecta du cratère SCI a été calculée et s'est avérée plus fine que celle du résultat conventionnel pour les cratères naturels, ainsi que celle calculée à partir de la théorie de la formation des cratères. Cependant, cet écart a été résolu en tenant compte de l'effet des rochers qui sont apparus sur les images post-impact, car les profils de bord de cratère dérivés des DEM pourraient ne pas détecter ces nouveaux rochers. D'après ce profil de bord de cratère, l'épaisseur des dépôts d'éjecta à TD2 a été estimée entre 1,0 mm et 1,8 cm.

Les 48 rochers de l'image post-impact pouvaient être retracés jusqu'à leurs positions initiales dans l'image pré-impact, et il a été constaté que les rochers de 1 mètre ont été éjectés à plusieurs mètres à l'extérieur du cratère. Ils ont été classés dans les quatre groupes suivants selon leurs mécanismes de mouvement :1. écoulement d'excavation, 2. poussé par la chute des éjectas, 3. déformation de surface entraînée par le léger mouvement du bloc d'Okamoto, et 4. secousses sismiques causées par l'impact SCI lui-même. Dans tous les groupes, les vecteurs de mouvement de ces rochers semblaient rayonner depuis le centre du cratère.

Les 169 nouveaux blocs allant de 30 cm à 3 m n'ont été trouvés que dans les images post-impact, et ils ont été distribués jusqu'à ~ 40 m du centre du cratère. L'histogramme du nombre de nouveaux blocs a été étudié dans chaque largeur radiale de 1m à une distance de 9-45m du centre du cratère, avec le nombre maximum de rochers se trouvant à une distance de 17m. Au-delà de 17m, le nombre de rochers a diminué en fonction de l'augmentation de la distance par rapport au centre du cratère.

Pour approfondir cette question, une évaluation du coefficient de corrélation entre les images pré et post impact a été réalisée. Il a été découvert que la région à faible coefficient de corrélation croisée à l'extérieur du cratère SCI a une structure asymétrique, qui est très similaire à la zone autour du point d'impact où les éjectas ont été déposés (Arakawa et al., 2020). Sur la base d'une méthode d'appariement de modèles utilisant l'évaluation du coefficient de corrélation, les déplacements de blocs avec des coefficients de corrélation croisée supérieurs à 0,8 ont été dérivés avec une résolution d'environ 1 cm. Cela indiquait que ces déplacements pouvaient être causés par les secousses sismiques. Les rochers ont été déplacés de plus de 3 cm dans la zone proche du cratère SCI. Cette perturbation s'étend sur une zone allant jusqu'à 15 m de l'impact, avec les vecteurs de mouvement rayonnant à partir du centre du cratère. Des zones perturbées qui ont été déplacées de 10 cm existent toujours dans les régions à plus de 15 m du centre, cependant, ils apparaissaient sous forme de taches de quelques mètres de taille et étaient répartis de manière aléatoire. Par ailleurs, la direction de ces vecteurs de mouvement dans les régions éloignées était presque aléatoire et il n'y avait aucune preuve claire indiquant la direction radiale depuis le centre du cratère.

Des déplacements supérieurs à 3 cm ont été détectés à une distance de 15 m avec une probabilité de plus de 50 %, et entre 15 m et 30 m avec une probabilité d'environ 10 %. Par conséquent, Arakawa et al. proposer, conformément à Matsue et al. les résultats expérimentaux de (2020), que la secousse sismique a provoqué le déplacement de la plupart des rochers de la région à une accélération maximale 7 fois supérieure à la gravité de surface de Ryugu (g ryugu ). Par ailleurs, ils ont également découvert que l'impact a déplacé les rochers à une accélération maximale comprise entre 7 g ryugu et 1g ryugu dans environ 10 % du territoire. On espère que ces résultats éclaireront les futures simulations numériques de collisions de petits corps, ainsi que des missions planétaires impliquant des impacts artificiels.