소행성대 혜성

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1. 개요

소행성대 혜성은 소행성대의 궤도에서 활동성을 보이는 천체로, 혜성과 유사하게 먼지 꼬리를 형성하는 특징을 갖는다. 일반적인 혜성과 달리, 소행성대 혜성은 궤도 이심률과 경사각이 작고, 태양계 내연부에서 형성된 얼음 소행성일 가능성이 높다. 활동은 주로 근일점 부근에서 나타나며, 표면의 휘발성 물질의 승화나 충돌로 인한 얼음 노출이 원인으로 추정된다. 주요 활동성 소행성으로는 133P/엘스트-피사로, 176P/LINEAR, 238P/Read 등이 있으며, DART 임무를 통해 인위적인 충돌로 활동성을 얻는 경우도 관측되었다.

소행성대 혜성
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2. 궤도

활동성 소행성은 대부분 목성 궤도 안쪽에서 공전하며, 표준 소행성의 궤도와 유사하다. 혜성과는 달리, 소행성대의 소행성처럼 작은 궤도 이심률과 궤도 경사각을 가지며, 거의 원형 궤도를 따른다. 데이비드 주잇은 질량 감소의 시각적 증거가 있는 활동성 소행성을 긴반지름 a < a목성 (5.20 AU) 및 목성에 대한 티스랑 매개변수 TJ > 3.08 로 정의했다. 처음 확인된 세 개의 활동성 소행성(133P/엘스트-피사로, 176P/LINEAR, 238P/Read)는 모두 소행성대 바깥 부분에서 공전한다.

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다른 혜성과 같은 태양계 외연 천체가 궤도 이심률이 작은 일반적인 소행성대 궤도로 어떻게 들어왔는지는 알려져 있지 않으며, 행성에 의한 약한 섭동이 그 원인으로 추정된다. 따라서 다른 혜성과는 달리, 메인 벨트 혜성은 현재 위치에 가까운 태양계 내연부에서 형성된, 단순히 얼음으로 된 소행성으로 가정되며, 이러한 천체가 다른 곳에도 존재할 가능성이 높다고 여겨진다.

3. 활동

일부 활동성 소행성은 근일점 근처 궤도의 일부에서만 혜성 먼지 꼬리를 나타낸다. 이는 표면의 휘발성 물질이 승화하여 먼지를 날려 보내는 것을 강력하게 시사한다. 133P/엘스트-피사로의 활동은 반복적으로 나타나며, 지난 세 번의 근일점에서 관측되었다. 활동은 각 5-6년 궤도에서 한 달 또는 여러 달 동안 지속되며, 아마도 지난 100년에서 1000년 사이에 작은 충돌로 인해 얼음이 드러난 때문일 것이다. 이러한 충돌은 지하의 휘발성 물질 주머니를 파내어 태양 복사에 노출시키는 데 도움이 되는 것으로 의심된다.

2010년 1월에 발견되었을 때, P/2010 A2 (LINEAR)는 처음에 혜성으로 지정되었고 혜성과 같은 승화를 보이는 것으로 생각되었지만, P/2010 A2는 현재 소행성 간 충돌의 잔해로 여겨진다. 샤이라 (소행성)의 관측 결과에 따르면, 직경 약 35미터의 다른 소행성의 충돌로 인해 많은 양의 먼지가 튀어 올랐다.

P/2013 R3 (카탈리나-판스타스)는 여러 조각으로 붕괴되는 모습이 관측되었다. 2013년 10월, 라 팔마 섬에 있는 10.4m 그란 테레스코피오 카나리아스로 촬영한 P/2013 R3의 후속 관측을 통해 이 혜성이 부서지고 있음이 밝혀졌다. 10월 11일과 12일에 얻은 적층 CCD 이미지를 검사한 결과, 이 주띠 혜성은 중앙의 밝은 응축체를 나타냈으며, 이 응축체의 움직임과 함께 A, B, C의 세 개의 조각이 더 나타났다. 가장 밝은 A 조각은 10월 12일 그라나다의 시에라 네바다 천문대의 1.52m 망원경으로 얻은 CCD 이미지에서도 보고된 위치에서 감지되었다.
NASA는 2013년 10월 29일부터 2014년 1월 14일까지 허블 우주 망원경이 촬영한 일련의 이미지에서 네 개의 주요 물체의 분리가 증가하는 것을 보여준다고 보고했다. 햇빛에 의해 발생하는 야르코프스키-오키프-라지예프스키-패덕 효과는 원심력이 잔해 더미를 분리할 때까지 회전 속도를 증가시켰다.

허블 우주 망원경으로 관측한 소행성 P/2013 R3의 붕괴 (2014년 3월 6일).
허블 우주 망원경으로 관측한 소행성 P/2013 R3의 붕괴 (2014년 3월 6일).

소행성 P/2013 R3 붕괴
소행성 P/2013 R3 붕괴


쌍성 소행성 65803 디디모스의 소행성 달인 디모르포스와 충돌함으로써 NASA의 쌍 소행성 궤도 변경 실험(DART) 우주선은 디모르포스를 활성 소행성으로 만들었다. 과학자들은 일부 활성 소행성이 충돌 사건의 결과라고 제안했지만, 소행성의 활성화를 관측한 사람은 아무도 없었다. DART 임무는 정확히 알려지고 신중하게 관찰된 충돌 조건 하에서 디모르포스를 활성화하여 활성 소행성의 형성에 대한 상세한 연구를 처음으로 가능하게 했다. 관측 결과 디모르포스는 충돌 후 약 100만 킬로그램을 잃었다. 충돌로 인해 먼지 기둥이 생성되어 디디모스 시스템이 일시적으로 밝아졌고, 수개월 동안 지속된 10000 km 길이의 먼지 꼬리가 형성되었다. DART 충돌은 디모르포스의 전반적인 표면 재형성과 형태 변형을 일으켜 직경이 수십 미터에 달하는 충돌구를 남겼을 것으로 예상된다. 충돌로 인해 디모르포스는 혼돈스럽게 세차 운동하는 자전 상태에 들어갔을 가능성이 있으며, 수십 년 안에 조석 고정 상태로 돌아가기 전에 디디모스에 의해 불규칙한 조석력을 받게 될 것이다.

3.1. 활동 원인

몇몇 주요 소행성대 혜성은 근일점 부근의 궤도 일부에서 혜성과 같은 먼지 꼬리를 보인다. 엘스트-피사로 혜성의 활동은 최근 3번의 근일점에서 반복적으로 관측되었다.。활동은 5년에서 6년의 궤도로 1개월에서 수개월 동안 지속되며, 아마 100년에서 1000년 전의 약한 충격으로 얼음 덮개가 벗겨진 것에 기인한 것으로 보인다.。이러한 충격은 표면의 휘발성 물질에 구멍을 내어 태양 복사에 노출시키는 데 도움이 되는 것으로 생각된다.。LINEAR 혜성 (354P)는 2010년 1월에 발견되었을 당시에는 혜성으로 지정되어 그렇게 여겨졌지만, 현재는 소행성 간의 충돌의 잔해로 생각되고 있다.。샤이라에서는, 직경 약 35미터의 다른 소행성과의 충돌로 인해 대량의 먼지가 발생한 것이 관측되었다.

4. 구성 성분

일부 활성 소행성은 혜성처럼 얼음 성분을 나타내지만, 다른 소행성은 소행성처럼 암석질인 것으로 알려져 있다. 주대 혜성이 지구 물의 기원일 수 있다는 가설이 있는데, 지구 바다의 중수소와 수소의 비율이 혜성과 비교하여 낮기 때문이다. 유럽 과학자들은 주대 혜성에서 휘발성 물질의 함량을 분석하고 먼지 샘플을 수집하기 위한 표본 회수 임무를 제안했다.

5. 목록

다음은 활동성 소행성으로 분류된 천체 목록의 일부이다.

== 주요 활동성 소행성 ==
133P/엘스트-피사로 (7968 엘스트-피사로)는 최초로 발견된 활동성 소행성이며, 반복적인 활동을 보인다. 176P/LINEAR (118401 LINEAR)와 238P/Read는 소행성대 바깥 부분에서 공전하며, 승화 활동이 관측되었다. 354P/LINEAR (P/2010 A2)는 소행성 간 충돌의 잔해로 여겨진다. 596 셰일라는 다른 소행성과의 충돌로 인해 먼지가 발생한 것이 관측되었다.

P/2013 R3 (카탈리나–팬스타스)는 여러 조각으로 붕괴되는 모습이 관측되었다. 2013년 10월, 스페인카나리아 제도라팔마섬에 있는 10.4m 카나리아 대형 망원경으로 관측한 결과, 이 천체가 붕괴하고 있음을 확인했다. 10월 11일과 12일에 촬영된 CCD 이미지를 분석한 결과, 중심부의 밝은 부분 외에 3개의 파편 A, B, C가 확인되었다. 가장 밝은 파편 A는 10월 12일 스페인[그라나다주의 시에라 네바다 천문대 1.52m 망원경으로 촬영된 CCD 이미지에서도 보고된 위치에서 탐지되었다. NASA는 2013년 10월 29일부터 2014년 1월 14일 사이에 허블 우주 망원경이 촬영한 일련의 이미지로 4개로 분리된 것을 보고했다. 태양광에 의한 야르콥스키-오키프-라지에프스키-파닥 효과로 래블 파일 천체가 원심력으로 분리될 때까지 회전 속도를 증가시켰다.



65803 디디모스/디모르포스는 쌍 소행성 궤도 변경 실험(DART) 우주선과의 충돌 실험으로 활동성 소행성이 되었다.

101955 벤누는 OSIRIS-REx 탐사선이 입자 방출 현상을 관측했다.
2019년 1월 6일에 OSIRIS-REx 우주선이 촬영한 사진으로 입자를 방출하는 소행성 101955 벤누
2019년 1월 6일에 OSIRIS-REx 우주선이 촬영한 사진으로 입자를 방출하는 소행성 101955 벤누


107P/4015 윌슨-해링턴은 근지구 소행성이자 활동성 소행성이다. 3200 파에톤은 근지구 소행성이자 활동성 소행성으로, 제미니드 유성우의 모체이다. 한국 연구진은 파에톤의 먼지 꼬리 형성에 대한 새로운 모델을 제시하여 국제적인 주목을 받았다.

== 전체 목록 (표) ==
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이름궤도장반경 (AU)근일점 (AU)이심률TJup궤도
분류
직경 (km)자전
주기
(시간)
원인활동
발견
연도
재발?
133P/Elst–Pizarro [(7968) Elst–Pizarro, P/1996 N2]3.152.640.1573.184메인 벨트 (바깥)3.83.47승화/회전 분해1996
176P/LINEAR [(118401) LINEAR]3.192.570.1933.167메인 벨트 (바깥)4.022.23승화2005
238P/Read [P/2005 U1]3.162.360.2533.153메인 벨트 (바깥)0.8승화2005
259P/Garradd [P/2008 R1]2.721.790.3423.217메인 벨트 (중간)0.60승화2008
P/2010 A2 (LINEAR)2.292.000.1253.583메인 벨트 (안쪽)0.1211.36충돌2010
P/2010 R2 (La Sagra)3.102.620.1543.099메인 벨트 (바깥)1.1승화2010
596 Scheila2.92652.44280.1633.209메인 벨트 (바깥)159.7215.85충돌2011
288P/{{mp3.052.440.2013.203메인 벨트 (바깥)1.8 / 1.2승화2011
P/2012 F5 (Gibbs)3.002.880.0423.228메인 벨트 (바깥)3.543.24회전 분해2012
P/2012 T1 (PANSTARRS)3.152.410.2363.134메인 벨트 (바깥)0.64승화2012
311P/PANSTARRS [P/2013 P5]2.1891.9360.1163.660메인 벨트 (안쪽)0.4>5.4회전 분해2013
P/2013 R3 (카탈리나–팬스타스)3.032.200.2733.184메인 벨트 (바깥)~0.4승화/회전 분해2013
P/2015 X6 (팬스타스)2.7552.2870.1703.318메인 벨트 (중간)<1.4승화2015
P/2016 G1 (팬스타스)2.5832.0410.2103.367메인 벨트 (중간)<0.8충돌2016
P/2016 J1-A/B (팬스타스)3.1722.4490.2283.113메인 벨트 (바깥)<1.8 / <0.8승화2016
P/2018 P3 (팬스타스)3.0071.7560.4163.096메인 벨트 (바깥)<1.2승화2018
P/2019 A3 (팬스타스)3.1472.3130.2653.099메인 벨트 (바깥)<0.82019
P/2019 A4 (팬스타스)2.6142.3790.0903.365메인 벨트 (중간)0.342019
426P/팬스타스 (P/2019 A7)3.1882.6750.1613.103메인 벨트 (바깥)2.42019
P/2021 A5 (팬스타스)3.0472.6200.1403.147메인 벨트 (바깥)0.30승화2021
P/2021 R8 (셰퍼드)3.0192.1310.2943.179메인 벨트 (바깥)2021
427P/아틀라스 (P/2017 S5)3.1712.1780.3133.092메인 벨트 (바깥)0.901.4승화/회전 분해2017
432P/팬스타스 (P/2021 N4)3.0452.3020.2443.170메인 벨트 (바깥)<1.42021
433P/{{mp3.0672.3740.2263.192메인 벨트 (바깥)3.2승화/회전 분해2021
435P/팬스타스 (P/2021 T3)3.0182.0560.3193.090메인 벨트 (바깥)2021
455P/팬스타스 (P/2021 S9)3.1562.1930.3053.087메인 벨트 (바깥)<1.62017
456P/팬스타스 (P/2021 L4)3.1652.7880.1193.125메인 벨트 (바깥)<4.42021
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P/2024 L4 (랭킨)2.2310.6720.6993.255근지구 천체 (아폴로)<0.4회전 분해?2024
493 그리젤디스3.1162.5680.1763.140메인 벨트 (바깥)41.5651.94충돌2015
1 세레스2.7662.5500.0783.310메인 벨트 (중간)939.49.07물의 승화2014
2201 올자토2.1740.6240.7133.299근지구 천체 (아폴로)1.8>26승화1984
3200 파에톤1.2710.1400.8904.510근지구 천체 (아폴로)6.263.60열 파괴, 탈수 균열, 및/또는 회전 분해2010
6478 골트2.3051.8600.1933.461메인 벨트 (안쪽)5.62.49회전 분해2019
3.1592.9090.0793.197메인 벨트 (바깥)10.383.33회전 분해2014
65803 디디모스/디모르포스1.6431.0130.3834.204근지구 천체 (아폴로)0.77 / 0.152.26인위적 충돌2022
101955 벤누1.1260.8960.2045.525근지구 천체 (아폴로)0.484.29(알 수 없음)
정전기적 부상, 충돌, 열 파괴 또는 탈수 균열
2019
3.1762.7830.1243.188메인 벨트 (바깥)2023
2.6902.0680.2313.319메인 벨트 (중간)0.52024
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2.6962.3000.1473.351메인 벨트 (중간)2023
107P/4015 윌슨-해링턴2.6250.9660.6323.082근지구 천체 (아폴로)6.927.15승화1949
313P/깁스 (P/2003 S10)3.1542.3910.2423.133메인 벨트 (바깥)2.0승화2003

5.1. 주요 활동성 소행성

133P/엘스트-피사로 (7968 엘스트-피사로)는 최초로 발견된 활동성 소행성이며, 반복적인 활동을 보인다. 176P/LINEAR (118401 LINEAR)와 238P/Read는 소행성대 바깥 부분에서 공전하며, 승화 활동이 관측되었다. 354P/LINEAR (P/2010 A2)는 소행성 간 충돌의 잔해로 여겨진다. 596 셰일라는 다른 소행성과의 충돌로 인해 먼지가 발생한 것이 관측되었다.

P/2013 R3 (카탈리나-판스타스)는 여러 조각으로 붕괴되는 모습이 관측되었다. 2013년 10월, 스페인카나리아 제도의 라 팔마 섬에 있는 10.4m 카나리아 대형 망원경으로 관측한 결과, 이 천체가 붕괴하고 있음을 확인했다. 10월 11일과 12일에 촬영된 CCD 이미지를 분석한 결과, 중심부의 밝은 부분 외에 3개의 파편 A, B, C가 확인되었다. 가장 밝은 파편 A는 10월 12일 스페인[그라나다 주의 시에라 네바다 천문대 1.52m 망원경으로 촬영된 CCD 이미지에서도 보고된 위치에서 탐지되었다. NASA는 2013년 10월 29일부터 2014년 1월 14일 사이에 허블 우주 망원경이 촬영한 일련의 이미지로 4개로 분리된 것을 보고했다. 태양광에 의한 야르콥스키-오키프-라지에프스키-파닥 효과로 래블 파일 천체가 원심력으로 분리될 때까지 회전 속도를 증가시켰다.



65803 디디모스/디모르포스는 쌍 소행성 궤도 변경 실험(DART) 우주선과의 충돌 실험으로 활동성 소행성이 되었다.

101955 벤누는 OSIRIS-REx 탐사선이 입자 방출 현상을 관측했다.
2019년 1월 6일에 OSIRIS-REx 우주선이 촬영한 사진으로 입자를 방출하는 소행성 101955 벤누
2019년 1월 6일에 OSIRIS-REx 우주선이 촬영한 사진으로 입자를 방출하는 소행성 101955 벤누


4015 윌슨-해링턴 (107P/4015 윌슨-해링턴)은 근지구 소행성이자 활동성 소행성이다. 3200 파에톤은 근지구 소행성이자 활동성 소행성으로, 제미니드 유성우의 모체이다. 한국 연구진은 파에톤의 먼지 꼬리 형성에 대한 새로운 모델을 제시하여 국제적인 주목을 받았다.

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분류
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(시간)
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발견
연도
재발?
133P/Elst–Pizarro [(7968) Elst–Pizarro, P/1996 N2]3.152.640.1573.184메인 벨트 (바깥)3.83.47승화/회전 분해1996#REDIRECT
176P/LINEAR [(118401) LINEAR]3.192.570.1933.167메인 벨트 (바깥)4.022.23승화2005#REDIRECT
238P/Read [P/2005 U1]3.162.360.2533.153메인 벨트 (바깥)0.8승화2005#REDIRECT
259P/Garradd [P/2008 R1]2.721.790.3423.217메인 벨트 (중간)0.60승화2008#REDIRECT
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P/2012 T1 (PANSTARRS)3.152.410.2363.134메인 벨트 (바깥)0.64승화2012#REDIRECT
311P/PANSTARRS [P/2013 P5]2.1891.9360.1163.660메인 벨트 (안쪽)0.4>5.4회전 분해2013#REDIRECT
P/2013 R3 (카탈리나–팬스타스)3.032.200.2733.184메인 벨트 (바깥)~0.4승화/회전 분해2013#REDIRECT
P/2015 X6 (팬스타스)2.7552.2870.1703.318메인 벨트 (중간)<1.4승화2015#REDIRECT
P/2016 G1 (팬스타스)2.5832.0410.2103.367메인 벨트 (중간)<0.8충돌2016#REDIRECT
P/2016 J1-A/B (팬스타스)3.1722.4490.2283.113메인 벨트 (바깥)<1.8 / <0.8승화2016#REDIRECT
P/2018 P3 (팬스타스)3.0071.7560.4163.096메인 벨트 (바깥)<1.2승화2018#REDIRECT
P/2019 A3 (팬스타스)3.1472.3130.2653.099메인 벨트 (바깥)<0.82019#REDIRECT
P/2019 A4 (팬스타스)2.6142.3790.0903.365메인 벨트 (중간)0.342019#REDIRECT
426P/팬스타스 (P/2019 A7)3.1882.6750.1613.103메인 벨트 (바깥)2.42019#REDIRECT
P/2021 A5 (팬스타스)3.0472.6200.1403.147메인 벨트 (바깥)0.30승화2021#REDIRECT
P/2021 R8 (셰퍼드)3.0192.1310.2943.179메인 벨트 (바깥)2021#REDIRECT
427P/아틀라스 (P/2017 S5)3.1712.1780.3133.092메인 벨트 (바깥)0.901.4승화/회전 분해2017#REDIRECT
432P/팬스타스 (P/2021 N4)3.0452.3020.2443.170메인 벨트 (바깥)<1.42021#REDIRECT
433P/{{mp3.0672.3740.2263.192메인 벨트 (바깥)3.2승화/회전 분해2021#REDIRECT
435P/팬스타스 (P/2021 T3)3.0182.0560.3193.090메인 벨트 (바깥)2021#REDIRECT
455P/팬스타스 (P/2021 S9)3.1562.1930.3053.087메인 벨트 (바깥)<1.62017#REDIRECT
456P/팬스타스 (P/2021 L4)3.1652.7880.1193.125메인 벨트 (바깥)<4.42021#REDIRECT
457P/2020 O1 (레몬-팬스타스)2.6472.3290.1203.376메인 벨트 (중간)0.841.67승화/회전 분해2020#REDIRECT
P/2022 R5 (팬스타스)3.0712.4700.1963.148메인 벨트 (바깥)2022
P/2023 S4 (호건)3.1342.5420.1893.185메인 벨트 (바깥)2023
P/2024 L4 (랭킨)2.2310.6720.6993.255근지구 천체 (아폴로)<0.4회전 분해?2024
493 그리젤디스3.1162.5680.1763.140메인 벨트 (바깥)41.5651.94충돌2015#REDIRECT
1 세레스2.7662.5500.0783.310메인 벨트 (중간)939.49.07물의 승화2014
2201 올자토2.1740.6240.7133.299근지구 천체 (아폴로)1.8>26승화1984#REDIRECT
3200 파에톤1.2710.1400.8904.510근지구 천체 (아폴로)6.263.60열 파괴, 탈수 균열, 및/또는 회전 분해2010#REDIRECT
6478 골트2.3051.8600.1933.461메인 벨트 (안쪽)5.62.49회전 분해2019#REDIRECT
3.1592.9090.0793.197메인 벨트 (바깥)10.383.33회전 분해2014#REDIRECT
65803 디디모스/디모르포스1.6431.0130.3834.204근지구 천체 (아폴로)0.77 / 0.152.26인위적 충돌2022#REDIRECT
101955 벤누1.1260.8960.2045.525근지구 천체 (아폴로)0.484.29(알 수 없음)
정전기적 부상, 충돌, 열 파괴 또는 탈수 균열
2019#REDIRECT
3.1762.7830.1243.188메인 벨트 (바깥)2023
2.6902.0680.2313.319메인 벨트 (중간)0.52024
3.0712.9430.0423.199메인 벨트 (바깥)<0.42022#REDIRECT
2.7441.7700.3553.230메인 벨트 (중간)1.4832023#REDIRECT
3.0622.9570.0343.201메인 벨트 (바깥)2023#REDIRECT
2.7652.3190.1613.280메인 벨트 (중간)2023
3.1282.4510.2173.160메인 벨트 (바깥)2023
2.6962.3000.1473.351메인 벨트 (중간)2023
107P/4015 윌슨-해링턴2.6250.9660.6323.082근지구 천체 (아폴로)6.927.15승화1949#REDIRECT
313P/깁스 (P/2003 S10)3.1542.3910.2423.133메인 벨트 (바깥)2.0승화2003#REDIRECT

6. 탐사

2019년 1월 6일, OSIRIS-REx 임무는 근지구 소행성 궤도에 진입한 직후 101955 벤누에서 입자 방출 에피소드를 처음 관찰하여, 이를 활성 소행성으로 새롭게 분류하고 우주선이 근접하여 소행성 활동을 관찰한 최초의 사례가 되었다. 그 이후로 최소 10건의 다른 이벤트를 관찰했다. 이러한 관찰된 질량 손실 사건의 규모는 망원경으로 다른 활성 소행성에서 이전에 관찰된 것보다 훨씬 작으며, 이는 활성 소행성에서 질량 손실 사건 규모의 연속체가 있음을 나타낸다.

2019년 1월 6일에 OSIRIS-REx 우주선이 촬영한 사진으로 입자를 방출하는 소행성 101955 벤누
2019년 1월 6일에 OSIRIS-REx 우주선이 촬영한 사진으로 입자를 방출하는 소행성 101955 벤누


카스탈리아는 로봇 우주선을 사용하여 133P/Elst–Pizarro를 탐사하고 소행성대에서 물을 최초로 현장 측정하여 지구 물의 기원 미스터리를 해결하는 데 도움을 주는 임무 개념이다. 영국의 오픈 유니버시티의 콜린 스노드그래스가 이끌고 있다. 카스탈리아는 2015년과 2016년에 유럽 우주국의 코스믹 비전 프로그램 M4 및 M5 임무에 제안되었지만 선정되지 않았다. 팀은 임무 개념과 과학적 목표를 계속 발전시키고 있다. 필요한 제작 시간과 궤도 역학 때문에 2028년 10월 발사가 제안되었다.