Hayır, 3 numaralı Evren Bulmacası değil; bunun yerine, son çalışmalardan küçük asteroitlerin garip şekillerine ve kompozisyonuna yönelik ilginç bir sonuçtur.
Uzay görevlerinden geri gönderilen görüntüler, daha küçük asteroitlerin bozulmamış kaya parçaları olmadığını, bunun yerine metre büyüklüğündeki kayalardan un benzeri tozlara kadar değişen molozlarla kaplandığını göstermektedir. Gerçekten de bazı asteroitlerin% 50'ye kadar boş alan olduğu görülüyor, bu da katı çekirdek olmadan moloz koleksiyonları olabileceğini düşündürüyor.
Fakat bu asteroitler nasıl oluşur ve gelişir? Ve eğer birini saptırmak zorunda kalırsak, dinozorların kaderini önlemek için, bunu kırmadan ve tehlikeyi daha da büyütmeden nasıl yapabiliriz?
Johannes Diderik van der Waals (1837-1923), Daniel Scheeres, Michael Swift ve meslektaşlarından kurtarmaya küçük bir yardımla.
Asteroitler eksenlerinde hızla dönme eğilimindedir - ve küçük cisimlerin yüzeyindeki yerçekimi Dünya'nın binde biri, hatta milyonda biri olabilir. Sonuç olarak, bilim adamları molozun yüzeye nasıl yapıştığını merak ediyorlar. Colorado Üniversitesi Scheeres, “Asteroit yüzeylerde sahip olduğumuz az sayıda görüntü, geleneksel jeofizik kullanımını anlamak için bir zorluktur.
Bu gizemin dibine ulaşmak için ekip - Colorado Üniversitesi'ndeki meslektaşları Daniel Scheeres ve Nottingham Üniversitesi'ndeki Michael Swift, molozun bir asteroide bağlanmasıyla ilgili güçleri kapsamlı bir şekilde inceledi. Uzayda küçük cisimlerin oluşumu yerçekimi ve kohezyonu içerir - ikincisi malzemelerin yüzeyindeki moleküller arasındaki çekimdir. Yerçekimi iyi anlaşılsa da, molozdaki işteki yapışkan kuvvetlerin ve göreceli güçlerinin doğası çok daha az bilinir.
Ekip, tahıllar arasındaki yapışma kuvvetlerinin, ekmek unu içeren “yapışık tozlar” daki ile benzer olduğunu varsaydı çünkü bu tozlar asteroit yüzeylerinde görülenlere benziyor. Bu kuvvetlerin önemini ölçmek için ekip, güçlerini yüzeydeki yerçekiminin Dünya'daki yaklaşık milyonda biri olduğu küçük bir asteroit üzerinde bulunan yerçekimi kuvvetlerine göre değerlendirdi. Ekip, yerçekiminin daha küçük asteroitlerde gözlemlenen kayaçlar için etkisiz bir bağlanma kuvveti olduğunu buldu. Elektrostatik çekim de göz ardı edilebilirdi, bunun asteroitin bir kısmı Güneş tarafından aydınlatıldığı durumlar dışında karanlık bir kısımla temas etmesi dışında.
19. yüzyılın ortalarına doğru hızlı bir şekilde, moleküllerin varlığının tartışmalı olduğu ve moleküller arası saf bilim kurgusunu zorladığı bir zaman (tabii ki böyle bir şey olmadığı hariç). Van der Waals'ın doktora tezi, gaz ve sıvı fazlar arasındaki geçiş için, sonlu bir boyuta sahip olduğu varsayılan kurucu moleküller arasındaki zayıf kuvvetler açısından güçlü bir açıklama sağlamıştır (bu kuvvetler anlaşılmadan yarım yüzyıldan fazla geçecekti) nicel olarak, kuantum mekaniği ve atom teorisi açısından).
Van der Waals kuvvetleri - bitişik atomlar veya elektronlarının pozisyonlarındaki dalgalanmalardan kaynaklanan moleküller arasındaki zayıf elektrostatik çekim - yaklaşık bir metreden daha küçük parçacıklar için hile yapıyor gibi görünüyor. Van der Waals kuvvetinin boyutu, parçacığın kütle (ve dolayısıyla hacmi) ile orantılı olan yerçekiminden farklı olarak bir parçacığın temas yüzeyi alanı ile orantılıdır. Sonuç olarak, van der Waals'ın yerçekimi ile karşılaştırıldığında göreceli gücü, parçacık küçüldükçe artar.
Bu, örneğin, Scheeres ve meslektaşları tarafından, küçük asteroitlerin ince tozla kaplı olduğunu - bazı bilim adamlarının güneş radyasyonu tarafından uzaklaştırılacağını düşündüklerini açıklayabilir. Araştırma aynı zamanda asteroitlerin “YORP etkisine” nasıl tepki verdiğini de gösterebilir - küçük asteroitlerin güneş radyasyonunun emilmesiyle açısal hızının artması. Cesetler daha hızlı döndükçe, bu son çalışma daha küçük kayaları korurken daha büyük kayaları dışarı atacaklarını göstermektedir. Böyle bir asteroid moloz toplanması olsaydı, sonuç van der Waals kuvvetleri tarafından bir arada tutulan daha küçük parçacıkların bir toplamı olabilir.
Washington Üniversitesi'nden asteroit uzmanı Keith Holsapple, Scheeres ekibinin asteroit üzerindeki oyun kuvvetlerini tahmin etmesinin yanı sıra bunların asteroit ve parçacık boyutuna göre nasıl değiştiğini de etkiledi. “Bu, güneş sisteminin küçük gövdelerinin mekaniği ve düşük yerçekimindeki parçacık mekaniğinde önemli bir konuyu ele alan çok önemli bir makaledir” dedi.
Scheeres, bu teoriyi test etmenin bir asteroit yüzeyinin mekanik ve mukavemet özelliklerini belirlemek için bir uzay görevi gerektirdiğini belirtti. “Şimdi böyle bir teklif geliştiriyoruz” dedi.
Kaynak: Fizik Dünyası. “Asteroit yüzeylerine ölçekleme kuvvetleri: Kohezyonun rolü” Scheeres ve ark. (arXiv: 1002.2478), Icarus'ta yayınlanmak üzere gönderildi.
