Abstract Asteroids smaller than 10 km are thought to be rubble piles formed from the reaccumulation of fragments produced in the catastrophic disruption of parent bodies. Ground-based observations reveal that some of these asteroids are today binary systems, in which a smaller secondary orbits a larger primary asteroid. However, how these asteroids became binary systems remains unclear. Here, we report the analysis of boulders on the surface of the stony asteroid (65803) Didymos and its moonlet, Dimorphos, from data collected by the NASA DART mission. The size-frequency distribution of boulders larger than 5 m on Dimorphos and larger than 22.8 m on Didymos confirms that both asteroids are piles of fragments produced in the catastrophic disruption of their progenitors. Dimorphos boulders smaller than 5 m have size best-fit by a Weibull distribution, which we attribute to a multi-phase fragmentation process either occurring during coalescence or during surface evolution. The density per km 2 of Dimorphos boulders ≥1 m is 2.3x with respect to the one obtained for (101955) Bennu, while it is 3.0x with respect to (162173) Ryugu. Such values increase once Dimorphos boulders ≥5 m are compared with Bennu (3.5x), Ryugu (3.9x) and (25143) Itokawa (5.1x). This is of interest in the context of asteroid studies because it means that contrarily to the single bodies visited so far, binary systems might be affected by subsequential fragmentation processes that largely increase their block density per km 2 . Direct comparison between the surface distribution and shapes of the boulders on Didymos and Dimorphos suggest that the latter inherited its material from the former. This finding supports the hypothesis that some asteroid binary systems form through the spin up and mass shedding of a fraction of the primary asteroid.

Abstract NASA’s Double Asteroid Redirection Test (DART) spacecraft impacted Dimorphos, the natural satellite of (65803) Didymos, on 2022 September 26, as a first successful test of kinetic impactor technology for deflecting a potentially hazardous object in space. The experiment resulted in a small change to the dynamical state of the Didymos system consistent with expectations and Level 1 mission requirements. In the preencounter paper, predictions were put forward regarding the pre- and postimpact dynamical state of the Didymos system. Here we assess these predictions, update preliminary findings published after the impact, report on new findings related to dynamics, and provide implications for ESA’s Hera mission to Didymos, scheduled for launch in 2024 October with arrival in 2026 December. Preencounter predictions tested to date are largely in line with observations, despite the unexpected, flattened appearance of Didymos compared to the radar model and the apparent preimpact oblate shape of Dimorphos (with implications for the origin of the system that remain under investigation). New findings include that Dimorphos likely became prolate due to the impact and may have entered a tumbling rotation state. A possible detection of a postimpact transient secular decrease in the binary orbital period suggests possible dynamical coupling with persistent ejecta. Timescales for damping of any tumbling and clearing of any debris are uncertain. The largest uncertainty in the momentum transfer enhancement factor of the DART impact remains the mass of Dimorphos, which will be resolved by the Hera mission.

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.

This paper focuses on how insolation affects the nucleus of comet 67P/Churyumov-Gerasimenko over its current orbit. We aim to better understand the thermal environment of the nucleus, in particular its surface temperature variations, erosion, relationship with topography, and how insolation affects the interior temperature for the location of volatile species (H_2O and CO_2). We have developed two thermal models to calculate the surface and subsurface temperatures of 67P over its 6.45-year orbit. The first model, with high resolution (300 000 facets), calculates surface temperatures, taking shadows and self-heating into account but ignoring thermal conductivity. The second model, with lower resolution (10 000 facets), includes thermal conductivity to estimate temperatures down to ∼3 m below the surface. The thermal environment of 67P is strongly influenced by its large obliquity (52^∘), which causes significant seasonal effects and polar nights. The northern hemisphere is the coldest region, with temperatures of 210--300 K. H_2O is found in the first few centimetres, while CO_2 is found deeper (∼2 m) except during polar night around perihelion, when CO_2 accumulates near the surface. Cliffs erode 3--5 times faster than plains, forming terraces. The equatorial region receives maximum solar energy (8.5times10^9 J m^-2 per orbit), with maximum surface temperatures of 300--350 K. On the plains, H_2O is found in the first few centimetres, while CO_2 is found deeper (∼2 m) and never accumulates near the surface. In the southern hemisphere, a brief intense perihelion heating raises temperatures to 350--400 K, which is followed by a 5-year polar night when surface temperatures drop to 55 K. Here H_2O remains in the first few centimetres, while CO_2 accumulates shallowly during polar night, enriching the region. Erosion is maximal in the southern hemisphere and concentrated on the plains, which explains the observed overall flatness of this hemisphere compared to the northern one. Over one orbit, the total energy from self-heating is 17% of the total energy budget, and 34% for thermal conduction. Our study contributes to a better understanding of the surface changes observed on 67P.