Nem, ez nem a 3. világegyetem puzzle; inkább egy érdekes eredmény a közelmúltban végzett munkából a kis aszteroidák furcsa alakjaiba és összetételébe.
Az űrküldésekből visszaküldött képek arra utalnak, hogy a kisebb aszteroidák nem tiszta kődarabok, hanem ehelyett olyan törmelékkel borítottak, amelyek mérete a méterméretű szikláktól a lisztszerű porig terjed. Valójában úgy tűnik, hogy néhány aszteroida akár 50% -ig üres hely, ami arra utal, hogy szilárd mag nélküli törmelékgyűjtemények lehetnek.
De hogyan alakulnak és fejlődnek ezek az aszteroidák? És ha valaha is el kell fordulnunk, hogy elkerüljük a dinoszauruszok sorsát, hogyan lehet ezt megbontani, és a veszélyt még sokkal nagyobb mértékben megtenni?
Johannes Diderik van der Waals (1837–1923), Daniel Scheeres, Michael Swift és munkatársai kis segítséget nyújtva a mentéshez.
Az aszteroidák hajlamosak gyorsan forogni a tengelyükön - és a kisebb testek felületén a gravitáció a Földénél ezred vagy akár egymilliomod lehet. Ennek eredményeként a tudósok továbbra is azon gondolkodnak, hogy a törmelék hogyan tapad a felszínre. „Az a néhány kép, amely aszteroida felületekről van, kihívást jelent a hagyományos geofizika alkalmazásának megértésében” - magyarázta a Colorado Egyetem Scheeres.
Ennek a rejtélynek a megragadásához a csapat - Daniel Scheeres, a Colorado Egyetem kollégái és Michael Swift a Nottinghami Egyetemen - alapos tanulmányt készítettek az érintett erőkről, amelyek az aszteroidához kötődik a törmelék. A kis testek térben történő kialakulása magában foglalja a gravitációt és a kohéziót - ez utóbbi vonzza a molekulákat az anyagok felületén. Noha a gravitáció jól érthető, a törmelékben működő kohéziós erők jellege és azok relatív erőssége sokkal kevésbé ismert.
A csoport feltételezte, hogy a szemek közötti kohéziós erõk hasonlóak a „kohéziós porokhoz” - amelyek tartalmazzák a kenyérlisztét is -, mivel ezek a porok hasonlítanak az aszteroida felületein tapasztaltakhoz. Ezen erõk jelentõségének felmérése érdekében a csapat megvizsgálta erõsségét a kis aszteroidán lévõ gravitációs erõkhöz viszonyítva, ahol a felület gravitációja körülbelül egymilliárdodik a Földön. A csoport úgy találta, hogy a gravitáció nem hatékony kötőerő a kőzeteknél, amelyeket kisebb aszteroidákon figyelnek meg. Az elektrosztatikus vonzerő szintén elhanyagolható volt, kivéve, ha az aszteroidának egy része, amelyet ezt a Nap világít, egy sötét résztel érintkezik.
Gyors visszatekintéssel a 19. század közepére, amikor a molekulák léte ellentmondásosnak bizonyult, és a molekulák közötti kölcsönhatás a tudományos fantasztikus képzeletbe szorította (természetesen azzal a különbséggel, hogy akkoriban nem volt ilyen). Van der Waals doktori disszertációja erőteljes magyarázatot adott a gáznemű és a folyékony fázisok közötti átmenetre, az alkotóelemek közötti gyenge erők vonatkozásában, amelyek feltételezése szerint véges méretűek (több mint fél évszázad kellett eltelni, mielőtt ezeket az erőket megértették kvantitatív módon, kvantummechanika és atomelmélet szempontjából).
A Van der Waals erõi - a szomszédos atomok vagy molekulák közötti gyenge elektrosztatikus vonzódások, amelyek az elektronok helyzetének ingadozásaiból fakadnak - úgy tűnnek, hogy trükk olyan részecskékre, amelyek kevesebb, mint egy méter. A van der Waals erő nagysága arányos a részecske érintkező felületével - ellentétben a gravitációval, amely arányos a részecske tömegével (és ezért térfogatával). Ennek eredményeként a van der Waals relatív szilárdsága a gravitációhoz képest növekszik, amint a részecske csökken.
Ez megmagyarázhatja például Scheeres és munkatársai által a közelmúltban megfigyelt észrevételeket, miszerint a kis aszteroidákat finom por borítja - olyan anyag, amelyet egyes tudósok szerint a napsugárzás elhárít. A kutatásnak kihatással lehet arra is, hogy az aszteroidák hogyan reagálnak a „YORP effektusra” - a kis aszteroidák szögsebességének növekedésére a napsugárzás abszorpciójával. Mivel a testek gyorsabban forognak, ez a legújabb munka azt sugallja, hogy nagyobb sziklákat dobnának el, miközben a kisebbeket megtartanák. Ha egy ilyen aszteroida törmelékgyűjtemény lenne, akkor az eredmény lehet kisebb részecskék összessége, amelyeket a van der Waals erők tartanak össze.
A asteroid-szakértő, Keith Holsapple, a washingtoni egyetemről azt a benyomást kelt, hogy Scheeres csapata nemcsak megbecsülte az aszteroidán játszott erőket, hanem azt is megvizsgálta, hogy ezek miként változnak az aszteroida és a részecskeméret függvényében. "Ez egy nagyon fontos cikk, amely a Naprendszer kis testének mechanikájának és az alacsony gravitációjú részecske-mechanika kulcsfontosságú kérdését tárgyalja" - mondta.
Scheeres megjegyezte, hogy ennek az elméletnek a teszteléséhez helyet kell igénybe venni az aszteroida felületének mechanikai és szilárdsági tulajdonságainak meghatározásához. "Most kidolgozunk egy ilyen javaslatot" - mondta.
Forrás: Physics World. „Az aszteroidák felületének méretezése: A kohézió szerepe” a Scheeres et al. (arXiv: 1002.2478), közzétették az Icarus-ban.
