但是，当NASA亚利桑那大学主导的OSIRIS-REx小行星样本返回任务的航天器于2018年底抵达贝努时，任务团队看到的是一个布满巨石的表面。当任务科学家观察到有证据表明存在能够将巨石研磨成细粒风化层的过程时，这种神秘的细粒风化层缺失现象变得更加令人惊讶。
发表在《自然》杂志上并由任务团队成员Saverio Cambioni领导的新研究，利用机器学习和表面温度数据解开了这个谜团。Cambioni在进行这项研究时是亚利桑那大学月球与行星实验室的研究生，现在是麻省理工学院地球、大气与行星科学系的杰出博士后研究员。他和他的同事最终发现，贝努表面惊人地缺乏细粒风化层，归因于其高度多孔的岩石。
“OSIRIS-REx中的‘REx’代表风化层探测器，因此绘制和表征小行星表面是一个主要目标，”研究合著者、OSIRIS-REx首席研究员、亚利桑那大学行星科学摄政教授Dante Lauretta说。“航天器收集了贝努整个表面的极高分辨率数据，在某些位置分辨率高达每像素3毫米。除了科学兴趣之外，细粒风化层的缺乏对任务本身也构成了挑战，因为航天器的设计初衷就是收集此类物质。”
为了收集样本返回地球，OSIRIS-REx航天器被设计为在贝努上一个大约100个车位大小的停车场区域内导航。然而，由于大量的巨石，安全的采样点缩小到大约五个停车位的大小。航天器于2020年10月成功与贝努接触并收集了样本物质。
布满岩石的开端与确凿的答案
“当贝努的第一批图像传回时，我们注意到一些区域的分辨率不足以分辨是小岩石还是细粒风化层。我们开始利用我们的机器学习方法，通过热辐射（红外）数据将细粒风化层与岩石区分开来，”Cambioni说。
细粒风化层的热辐射与较大岩石的热辐射不同，因为前者受其颗粒大小的控制，而后者受岩石孔隙度的控制。团队首先建立了一个热辐射示例库，包含不同比例的细粒风化层与不同孔隙度岩石混合的情况。接下来，他们利用机器学习技术教计算机如何在示例之间“连点成线”。然后，他们使用机器学习软件分析了贝努表面122个区域在白天和夜间观测到的热辐射。
“只有机器学习算法才能高效地探索如此庞大的数据集，”Cambioni说。
当数据分析完成时，Cambioni和他的合作者发现了一些令人惊讶的事情：细粒风化层并非随机分布在贝努上，而是在岩石孔隙度较高的地方较少，而这种情况存在于大部分表面。
团队得出结论，贝努高度多孔的岩石产生的细粒风化层非常少，因为这些岩石在流星体撞击下被压缩而不是破碎。就像海绵一样，岩石中的空隙缓冲了来袭流星的撞击。这些发现也与其他研究小组的实验室实验结果一致。
“基本上，撞击能量的一大部分用于压碎孔隙，从而限制了岩石的破碎和新细粒风化层的产生，”研究合著者、法国国家科学研究中心（CNRS）——蔚蓝海岸天文台与大学拉格朗日实验室的博士后研究员Chrysa Avdellidou说。
此外，随着小行星昼夜旋转，贝努岩石的加热和冷却引起的开裂过程，在多孔岩石中比在致密岩石中进行得更慢，这进一步阻碍了细粒风化层的产生。
“当OSIRIS-REx于2023年9月将其采集的贝努样本（送回地球）时，科学家将能够详细研究这些样本，”NASA戈达德太空飞行中心OSIRIS-REx项目科学家Jason Dworkin说。“这包括测试岩石的物理性质以验证这项研究。”
其他任务也有证据证实该团队的发现。日本宇宙航空研究开发机构的隼鸟2号任务探测了龙宫，这是一颗像贝努一样的碳质小行星，发现龙宫也缺乏细粒风化层，并且拥有高度多孔的岩石。相反，JAXA于2005年对小行星丝川进行的隼鸟号任务显示，丝川表面有丰富的细粒风化层，这是一颗S型小行星，其岩石成分与贝努和龙宫不同。Cambioni及其同事之前的一项研究利用来自地球的观测提供了证据，表明丝川的岩石孔隙度低于贝努和龙宫。
“几十年来，天文学家一直在争论小型近地小行星是否可能拥有裸露的岩石表面。这些小行星可能拥有大量细粒风化层的最无可争议的证据，出现在21世纪00年代航天器探访S型小行星爱神星和丝川并在其表面发现细粒风化层时，”研究合著者、CNRS研究主管Marco Delbo说，他也在拉格朗日实验室工作。
团队预测，大片的细粒风化层在碳质小行星上应该不常见，这类小行星是所有小行星类型中最常见的，被认为拥有像贝努一样的高孔隙度岩石。相比之下，富含细粒风化层的地形在S型小行星上应该很常见，这是太阳系中第二常见的小行星群，被认为拥有比碳质小行星更致密、孔隙度更低的岩石。
“这是解开小行星表面多样性驱动因素之谜的重要一块。小行星被认为是太阳系的化石，因此了解它们随时间经历的演化对于理解太阳系如何形成和演化至关重要，”Cambioni说。“既然我们知道了碳质小行星和S型小行星之间的这一根本区别，未来的团队可以根据目标小行星的性质更好地准备样本收集任务。”