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Development of image texture analysis technique for boulder distribution measurements: Applications to asteroids Ryugu and Itokawa

Tanabe, Naoya und Cho, Yuichiro und Tatsumi, Eri und Ebihara, Tatsuki und Yumoto, Koki und Michikami, Tatsuhiro und Miyamoto, Hideaki und Morota, Tomokatsu und Honda, Chikatoshi und Michel, Patrick und Otto, Katharina A. und Barnouin, Olivier und Yoshioka, Kazuo und Sawada, Hirotaka und Yokota, Yasuhiro und Sakatani, Naoya und Hayakawa, Masahiro und Honda, Rie und Kameda, Shingo und Matsuoka, Moe und Yamada, Manabu und Kouyama, Toru und Suzuki, Hidehiko und Ogawa, Kazunori und Sugita, Seiji (2021) Development of image texture analysis technique for boulder distribution measurements: Applications to asteroids Ryugu and Itokawa. Planetary and Space Science, 204 (105249), Seiten 1-11. Elsevier. doi: 10.1016/j.pss.2021.105249. ISSN 0032-0633.

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3MB

Offizielle URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S003206332100088X

Kurzfassung

Recent asteroid missions have revealed that many sub-kilometer asteroids are rubble piles. Large parts of their surfaces are covered with boulders larger than tens of centimeters. An evaluation of the abundance and size distribution of boulders provides clues to understand surface processes on boulder-covered asteroids. Here we report a new method that automatically measures the abundance of small boulders (sub-pixel to a few pixels), whose boundaries cannot be recognized with visual inspection, by quantifying the surface radiance variation that occurs during the spinning of the asteroid. After validating our approach with previous boulder counting data, we apply this method to images of the asteroids Ryugu and Itokawa, which were visited by JAXA's Hayabusa and Hayabusa2, and obtain a global distribution of the boulders larger than 0.75–3 ​m, which corresponds to 1.5–6 pixels. We find that the boulder number density of this size range is smaller (1) on the western bulge than on the eastern hemisphere and (2) on the equatorial ridge than on the higher latitudes, both of which exceed the number density of boulders ​> ​5 ​m by an order of magnitude. The boulder size distribution at 1.25–20 ​m shows that the boulders smaller than 1 ​m are more abundant at the equator than at mid-latitudes, while those larger than 1 ​m in diameter are more abundant at mid-latitudes than at the equator. This contrast suggests size-dependent migration of boulders in the latitudinal direction. We also find that the typical boulder size (the size reaching the cumulative areal coverage of 50%) is 1.9 ​m at the equatorial region (10°S-10°N) while it is 2.6 ​m at mid-latitudes (40°S-50°S, 40°N-50°N). The typical boulder size is also smaller in the western bulge (2.0–2.2 ​m). We construct global maps of the power-law index of the size frequency distribution of boulders and find minor variations over the entire surface of Ryugu (−2.53 ​± ​0.03) for boulders larger than 1.25 ​m. This small variation suggests homogeneous size sorting processes on Ryugu. Surface roughness does not show a significant correlation with the v-band albedo but shows a high anti-correlation (R ​= ​−0.73) with the current geological slope on the eastern hemisphere. Our method is useful enhancement of smooth area detection and boulder distribution characterization that will be applicable to other planetary explorations in the future, including those of Phobos and other asteroids.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/142708/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Development of image texture analysis technique for boulder distribution measurements: Applications to asteroids Ryugu and Itokawa
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Tanabe, NaoyaThe University of Tokyo, 7-3-1 Hongo, Bunkyo, Tokyo, 113-0033, JapanNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Cho, YuichiroThe University of Tokyo, Department of Earth and Planetary ScienceNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Tatsumi, EriDep. of Earth and Planetary Science, univ. of TokyoNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ebihara, TatsukiThe University of Tokyo, 7-3-1 Hongo, Bunkyo, Tokyo, 113-0033, JapanNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Yumoto, KokiThe University of Tokyo, 7-3-1 Hongo, Bunkyo, Tokyo, 113-0033, JapanNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Michikami, TatsuhiroKindai University, Hiroshima, JapanNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Miyamoto, HideakiDept. Systems I nnovation, Univ ersity of Tokyo, Tokyo 113-8656, JapanNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Morota, Tomokatsuisas/jaxa japanNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Honda, ChikatoshiUniv Aizu, Res Ctr Adv Informat Sci & Technol, Aizu Wakamatsu, Fukushima, JapanNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Michel, PatrickObservatoire de la Côte d’Azur, FranceNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Otto, Katharina A.Katharina.Otto (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-0675-1177NICHT SPEZIFIZIERT
Barnouin, OlivierJohns Hopkins University Applied Physics Laboratory, Laurel, MD 20723NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Yoshioka, KazuoThe University of Tokyo, 7-3-1 Hongo, Bunkyo, Tokyo, 113-0033, JapanNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Sawada, Hirotakaisas/jaxa japanNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Yokota, Yasuhiroisas/jaxa japanNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Sakatani, NaoyaInstitute of Space and Astronautical Science, Japan Aerospace Exploration Agency, Sagamihara, JapanNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hayakawa, MasahiroInstitute of Space and Astronautical Science (ISAS), Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA), Sagamihara, 252-5210, JapanNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Honda, RieKochi University, Kochi 780-8520, JapanNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kameda, ShingoRikkyo University, Tokyo 171-8501, JapanNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Matsuoka, MoeInstitute of Space and Astronautical Science (ISAS), Japan Aerospace Exploration Agency, Sagamihara, JapanNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Yamada, ManabuPERC, Narashino, JapanNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kouyama, ToruNational Institute for Advanced Industrial Science and Technology, Tokyo, JapanNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Suzuki, HidehikoMeiji University, Kawasaki, 214-8571, JapanNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ogawa, KazunoriDep. of Planetology, Kobe University, Kobe - JapanNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Sugita, SeijiUniversity of Tokyo, Tokyo, JapanNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:17 Mai 2021
Erschienen in:Planetary and Space Science
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:204
DOI:10.1016/j.pss.2021.105249
Seitenbereich:Seiten 1-11
Verlag:Elsevier
ISSN:0032-0633
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Asteroids Rubble pile asteroids Image analysis Boulders Ryugu and Itokawa
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HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Erforschung des Weltraums
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DLR - Forschungsgebiet:R EW - Erforschung des Weltraums
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Projekt MASCOT - Science
Standort: Berlin-Adlershof
Institute & Einrichtungen:Institut für Planetenforschung > Planetengeologie
Hinterlegt von: Otto, Dr. Katharina A.
Hinterlegt am:11 Jun 2021 07:20
Letzte Änderung:14 Jun 2023 12:19

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