Nu, nu este Puzzle-ul Universului nr. 3; mai degrabă, este un rezultat intrigant din lucrările recente în ceea ce privește formele ciudate și compoziția micilor asteroizi.
Imaginile trimise înapoi de la misiunile spațiale sugerează că asteroizii mai mici nu sunt bucăți de rocă curată, ci sunt în schimb acoperite cu dărâmături care se întind pe dimensiuni, de la bolovani de dimensiuni de metru până la praf asemănător fainei. Într-adevăr, unii asteroizi par să aibă un spațiu gol de până la 50%, ceea ce sugerează că ar putea fi colecții de gunoi fără miez solid.
Dar cum se formează și evoluează acești asteroizi? Și dacă va trebui vreodată să ne dezlegăm de una, pentru a evita soarta dinozaurilor, cum să facem acest lucru fără a o despărți și a face pericolul mult mai mare?
Johannes Diderik van der Waals (1837-1923), cu puțin ajutor din partea lui Daniel Scheeres, Michael Swift și a colegilor săi pentru salvare.
Asteroizii tind să se rotească rapid pe axele lor - iar gravitația la suprafața corpurilor mai mici poate fi o mie sau chiar o milionime din cea de pe Pământ. Drept urmare, oamenii de știință sunt lăsați să se întrebe cum gunoaia rămâne pe suprafață. „Puținele imagini pe care le avem cu suprafețe de asteroizi sunt o provocare pentru a înțelege folosirea geofizicii tradiționale”, a explicat Scheeres al Universității din Colorado.
Pentru a ajunge în fundul acestui mister, echipa - Daniel Scheeres, colegii de la Universitatea din Colorado și Michael Swift la Universitatea din Nottingham - au făcut un studiu amănunțit al forțelor relevante implicate în legarea molozului la un asteroid. Formarea corpurilor mici în spațiu implică gravitație și coeziune - aceasta din urmă fiind atracția dintre molecule la suprafața materialelor. În timp ce gravitatea este bine înțeleasă, natura forțelor de coeziune care lucrează la dărâmături și puterile relative ale acestora este mult mai puțin cunoscută.
Echipa a presupus că forțele de coeziune dintre boabe sunt similare cu cele găsite în „pudrele coezive” - care includ făina de pâine - pentru că astfel de pulberi seamănă cu ceea ce s-a văzut pe suprafețele asteroidului. Pentru a evalua semnificația acestor forțe, echipa a considerat puterea lor în raport cu forțele gravitaționale prezente pe un asteroid mic, unde gravitația la suprafață este de aproximativ o milionime decât cea de pe Pământ. Echipa a descoperit că gravitația este o forță de legătură ineficientă pentru rocile observate pe asteroizi mai mici. Atracția electrostatică a fost, de asemenea, neglijabilă, în afară de cazul în care o porțiune a asteroidului, care este luminată de Soare, vine în contact cu o porțiune întunecată.
Rapid înapoi la mijlocul secolului al XIX-lea, o perioadă în care existența moleculelor a fost controversată, iar inter-moleculele forțează pură ficțiune științifică (cu excepția, desigur, că nu a existat așa ceva atunci). Teza de doctorat a lui Van der Waals a oferit o explicație puternică pentru tranziția între fazele gazoase și cele lichide, în ceea ce privește forțele slabe între moleculele constitutive, pe care a presupus că au o dimensiune finită (mai bine de jumătate de secol trebuia să treacă înainte ca aceste forțe să fie înțelese , cantitativ, în termeni de mecanică cuantică și teoria atomică).
Forțele Van der Waals - atracții electrostatice slabe între atomii adiacenți sau moleculele care apar din fluctuațiile în pozițiile electronilor lor - par să facă trucul pentru particule cu o dimensiune mai mică de aproximativ un metru. Mărimea forței van der Waals este proporțională cu suprafața de contact a unei particule - spre deosebire de gravitație, care este proporțională cu masa (și deci volumul) particulei. Ca urmare, rezistența relativă a van der Waals în comparație cu gravitația crește pe măsură ce particulele se micșorează.
Acest lucru ar putea explica, de exemplu, observații recente făcute de Scheeres și colegii că asteroizii mici sunt acoperiți de praf fin - material pe care unii oameni de știință credeau că ar fi izgonit de radiațiile solare. Cercetarea poate avea și implicații asupra modului în care asteroizii răspund la „efectul YORP” - creșterea vitezei unghiulare a asteroizilor mici prin absorbția radiațiilor solare. Pe măsură ce cadavrele se învârt mai repede, această lucrare recentă sugerează că ar expulza roci mai mari păstrând în același timp mai mici. Dacă un astfel de asteroid ar fi o colecție de moloz, rezultatul ar putea fi un agregat de particule mai mici ținute împreună de forțele van der Waals.
Expertul asteroid Keith Holsapple de la Universitatea din Washington este impresionat că nu numai că echipa lui Scheeres a estimat forțele în joc pe un asteroid, ci a analizat și modul în care acestea variază în funcție de dimensiunea asteroizilor și a particulelor. "Aceasta este o lucrare foarte importantă care abordează o problemă cheie în mecanica corpurilor mici ale sistemului solar și a mecanicii de particule la o gravitație scăzută", a spus el.
Scheeres a menționat că testarea acestei teorii necesită o misiune spațială pentru a determina proprietățile mecanice și de rezistență ale suprafeței unui asteroid. „Acum dezvoltăm o astfel de propunere”, a spus el.
Sursa: Lumea fizicii. „Forțele de scalare pe suprafețele asteroizilor: rolul coeziunii” este o imprimeu de Scheeres și colab. (arXiv: 1002.2478), trimis spre publicare în Icarus.
