Nature Communications (Jul 2024)
Fast boulder fracturing by thermal fatigue detected on stony asteroids
- A. Lucchetti,
- S. Cambioni,
- R. Nakano,
- O. S. Barnouin,
- M. Pajola,
- L. Penasa,
- F. Tusberti,
- K. T. Ramesh,
- E. Dotto,
- C. M. Ernst,
- R. T. Daly,
- E. Mazzotta Epifani,
- M. Hirabayashi,
- L. Parro,
- G. Poggiali,
- A. Campo Bagatin,
- R.-L. Ballouz,
- N. L. Chabot,
- P. Michel,
- N. Murdoch,
- J. B. Vincent,
- Ö. Karatekin,
- A. S. Rivkin,
- J. M. Sunshine,
- T. Kohout,
- J.D.P. Deshapriya,
- P.H.A. Hasselmann,
- S. Ieva,
- J. Beccarelli,
- S. L. Ivanovski,
- A. Rossi,
- F. Ferrari,
- C. Rossi,
- S. D. Raducan,
- J. Steckloff,
- S. Schwartz,
- J. R. Brucato,
- M. Dall’Ora,
- A. Zinzi,
- A. F. Cheng,
- M. Amoroso,
- I. Bertini,
- A. Capannolo,
- S. Caporali,
- M. Ceresoli,
- G. Cremonese,
- V. Della Corte,
- I. Gai,
- L. Gomez Casajus,
- E. Gramigna,
- G. Impresario,
- R. Lasagni Manghi,
- M. Lavagna,
- M. Lombardo,
- D. Modenini,
- P. Palumbo,
- D. Perna,
- S. Pirrotta,
- P. Tortora,
- M. Zannoni,
- G. Zanotti
Affiliations
- A. Lucchetti
- INAF-Astronomical Observatory of Padova, Vic. Osservatorio 5
- S. Cambioni
- Department of Earth, Atmospheric and Planetary Sciences, Massachusetts Institute of Technology
- R. Nakano
- Daniel Guggenheim School of Aerospace Engineering, Georgia Institute of Technology
- O. S. Barnouin
- Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory
- M. Pajola
- INAF-Astronomical Observatory of Padova, Vic. Osservatorio 5
- L. Penasa
- INAF-Astronomical Observatory of Padova, Vic. Osservatorio 5
- F. Tusberti
- INAF-Astronomical Observatory of Padova, Vic. Osservatorio 5
- K. T. Ramesh
- Johns Hopkins University
- E. Dotto
- INAF-Osservatorio Astronomico di Roma
- C. M. Ernst
- Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory
- R. T. Daly
- Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory
- E. Mazzotta Epifani
- INAF-Osservatorio Astronomico di Roma
- M. Hirabayashi
- Daniel Guggenheim School of Aerospace Engineering, Georgia Institute of Technology
- L. Parro
- IUFACyT. Universidad de Alicante
- G. Poggiali
- INAF-Osservatorio Astrofisico di Arcetri
- A. Campo Bagatin
- IUFACyT. Universidad de Alicante
- R.-L. Ballouz
- Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory
- N. L. Chabot
- Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory
- P. Michel
- Université Côte d’Azur, Observatoire de la Côte d’Azur, CNRS, Laboratoire Lagrange
- N. Murdoch
- Institut Supérieur de l’Aéronautique et de l’Espace (ISAE-SUPAERO), Université de Toulouse
- J. B. Vincent
- DLR Institute of Planetary Research
- Ö. Karatekin
- Royal Observatory of Belgium
- A. S. Rivkin
- Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory
- J. M. Sunshine
- Departments of Astronomy and Geology, University of Maryland
- T. Kohout
- University of Helsinki
- J.D.P. Deshapriya
- INAF-Osservatorio Astronomico di Roma
- P.H.A. Hasselmann
- INAF-Osservatorio Astronomico di Roma
- S. Ieva
- INAF-Osservatorio Astronomico di Roma
- J. Beccarelli
- INAF-Astronomical Observatory of Padova, Vic. Osservatorio 5
- S. L. Ivanovski
- INAF-Osservatorio Astronomico di Trieste
- A. Rossi
- IFAC-CNR, Sesto Fiorentino
- F. Ferrari
- Dipartimento di Scienze e Tecnologie Aerospaziali, Politecnico di Milano - Bovisa Campus
- C. Rossi
- INAF-Astronomical Observatory of Padova, Vic. Osservatorio 5
- S. D. Raducan
- Space Research and Planetary Sciences, Physikalisches Institut, University of Bern
- J. Steckloff
- Planetary Science Institute
- S. Schwartz
- Planetary Science Institute
- J. R. Brucato
- INAF-Osservatorio Astrofisico di Arcetri
- M. Dall’Ora
- INAF-Osservatorio Astronomico di Capodimonte
- A. Zinzi
- Space Science Data Center – ASI
- A. F. Cheng
- Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory
- M. Amoroso
- Agenzia Spaziale Italiana
- I. Bertini
- Dipartimento di Scienze & Tecnologie, Università degli Studi di Napoli “Parthenope”
- A. Capannolo
- Institut Supérieur de l’Aéronautique et de l’Espace (ISAE-SUPAERO), Université de Toulouse
- S. Caporali
- INAF-Osservatorio Astrofisico di Arcetri
- M. Ceresoli
- Dipartimento di Scienze e Tecnologie Aerospaziali, Politecnico di Milano - Bovisa Campus
- G. Cremonese
- INAF-Astronomical Observatory of Padova, Vic. Osservatorio 5
- V. Della Corte
- INAF-Osservatorio Astronomico di Capodimonte
- I. Gai
- Dipartimento di Ingegneria Industriale, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna
- L. Gomez Casajus
- Centro Interdipartimentale di Ricerca Industriale Aerospaziale, Alma Mater Studiorum, Università di Bologna
- E. Gramigna
- Dipartimento di Ingegneria Industriale, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna
- G. Impresario
- Agenzia Spaziale Italiana
- R. Lasagni Manghi
- Dipartimento di Ingegneria Industriale, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna
- M. Lavagna
- Dipartimento di Scienze e Tecnologie Aerospaziali, Politecnico di Milano - Bovisa Campus
- M. Lombardo
- Dipartimento di Ingegneria Industriale, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna
- D. Modenini
- Dipartimento di Ingegneria Industriale, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna
- P. Palumbo
- INAF-Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali
- D. Perna
- INAF-Osservatorio Astronomico di Roma
- S. Pirrotta
- Agenzia Spaziale Italiana
- P. Tortora
- Dipartimento di Ingegneria Industriale, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna
- M. Zannoni
- Dipartimento di Ingegneria Industriale, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna
- G. Zanotti
- Dipartimento di Scienze e Tecnologie Aerospaziali, Politecnico di Milano - Bovisa Campus
- DOI
- https://doi.org/10.1038/s41467-024-50145-y
- Journal volume & issue
-
Vol. 15,
no. 1
pp. 1 – 11
Abstract
Abstract Spacecraft observations revealed that rocks on carbonaceous asteroids, which constitute the most numerous class by composition, can develop millimeter-to-meter-scale fractures due to thermal stresses. However, signatures of this process on the second-most populous group of asteroids, the S-complex, have been poorly constrained. Here, we report observations of boulders’ fractures on Dimorphos, which is the moonlet of the S-complex asteroid (65803) Didymos, the target of NASA’s Double Asteroid Redirection Test (DART) planetary defense mission. We show that the size-frequency distribution and orientation of the mapped fractures are consistent with formation through thermal fatigue. The fractures’ preferential orientation supports that these have originated in situ on Dimorphos boulders and not on Didymos boulders later transferred to Dimorphos. Based on our model of the fracture propagation, we propose that thermal fatigue on rocks exposed on the surface of S-type asteroids can form shallow, horizontally propagating fractures in much shorter timescales (100 kyr) than in the direction normal to the boulder surface (order of Myrs). The presence of boulder fields affected by thermal fracturing on near-Earth asteroid surfaces may contribute to an enhancement in the ejected mass and momentum from kinetic impactors when deflecting asteroids.