Ne, ni vesoljska sestavljanka št. 3; bolj je zanimiv rezultat nedavnega dela čudnih oblik in sestave majhnih asteroidov.
Slike, poslane nazaj iz vesoljskih misij, kažejo, da manjši asteroidi niso neokrnjeni kamni, temveč so nameščeni v ruševine, ki segajo od balvanov, velikih do metra, do prahu podobnega moki. Dejansko se zdi, da nekateri asteroidi predstavljajo do 50% praznega prostora, kar kaže na to, da bi lahko bili zbirke ruševin brez trdnega jedra.
Toda kako se ti asteroidi oblikujejo in razvijajo? In če se moramo kdaj odbiti, da bi se izognili usodi dinozavrov, kako to storiti, ne da bi ga razbili in nevarnost naredili veliko večjo?
Johannes Diderik van der Waals (1837-1923) je z malo pomoči Daniela Scheeresa, Michaela Swifta in sodelavcev pomagal rešiti.
Asteroidi se na svojih oseh naglo vrtijo - gravitacija na površini manjših teles je lahko ena tisočinka ali celo milijonina tistega na Zemlji. Zato se znanstveniki sprašujejo, kako se ruševine držijo na površini. "Nekaj slik, ki jih imamo z asteroidnih površin, je izziv za razumevanje s pomočjo tradicionalne geofizike," je pojasnil Scheeres University of Colorado.
Da bi prišli do dna te skrivnosti, je ekipa - Daniel Scheeres, kolegi z univerze v Koloradu in Michael Swift z univerze v Nottinghamu - opravila temeljito študijo ustreznih sil, ki sodelujejo pri vezanju ruševin na asteroid. Oblikovanje majhnih teles v vesolju vključuje gravitacijo in kohezijo - slednja je privlačnost med molekulami na površini materialov. Čeprav je gravitacija dobro razumljena, je narava kohezijskih sil, ki delujejo v ruševinah, in njihove relativne jakosti veliko manj znane.
Ekipa je domnevala, da so kohezivne sile med zrni podobne silam, ki jih najdemo v "kohezivnih prahih" - ki vsebujejo krušno moko - ker taki praški spominjajo na tisto, kar smo videli na površinah asteroida. Da bi ocenili pomen teh sil, je ekipa upoštevala njihovo moč glede na gravitacijske sile, ki so prisotne na majhnem asteroidu, kjer je gravitacija na površini približno milijonina večja od Zemlje. Skupina je ugotovila, da je gravitacija neučinkovita zavezujoča sila kamnin, opažena na manjših asteroidih. Elektrostatična privlačnost je bila prav tako zanemarljiva, razen če del asteroida, ki ga sonce osvetli, pride v stik s temnim delom.
Hitro nazaj v sredino 19. stoletja, v čas, ko je bil obstoj molekul sporen in medmolekularne sile čistijo znanstveno fantastiko (razen seveda, da takrat tega ni bilo). Van der Waalsova doktorska disertacija je nudila močno razlago prehoda med plinasto in tekočo fazo v smislu šibkih sil med sestavljenimi molekulami, za katere je domneval, da imajo končno velikost (več kot pol stoletja naj bi minilo, preden bodo te sile razumele (količinsko, v smislu kvantne mehanike in atomske teorije).
Sile Van der Waalsa - šibke elektrostatične privlačnosti med sosednjimi atomi ali molekulami, ki izhajajo iz nihanj v položajih njihovih elektronov - se zdijo trik za delce, ki so manjši od približno enega metra. Velikost van der Waalsove sile je sorazmerna s površino kontaktne površine delca - za razliko od gravitacije, ki je sorazmerna z maso (in s tem prostornino) delca. Posledično se relativna moč van der Waalsa v primerjavi z gravitacijo povečuje, ko se delci manjšajo.
To bi lahko na primer pojasnilo nedavna opažanja Scheeresa in kolegov, da so majhni asteroidi prekriti v drobnem prahu - materialu, za katerega nekateri znanstveniki mislijo, da ga bo odgnalo sončno sevanje. Raziskava lahko vpliva tudi na to, kako se asteroidi odzivajo na "YORP učinek" - povečanje kotne hitrosti majhnih asteroidov z absorpcijo sončnega sevanja. Ko se telesa hitreje vrtijo, to nedavno delo kaže, da bi izgnali večje kamnine, medtem ko bi obdržali manjše. Če bi tak asteroid nabiral ruševine, bi bil lahko rezultat skupek manjših delcev, ki jih skupaj držijo sile der der Waals.
Strokovnjak za asteroide Keith Holsapple z univerze v Washingtonu je navdušen, da ekipa Scheeresa ne samo, da je ocenila sile, ki jih igra na asteroid, ampak je tudi preučila, kako se ti razlikujejo glede na velikost asteroida in velikosti delcev. "To je zelo pomemben članek, ki obravnava ključno vprašanje mehanike majhnih teles sončnega sistema in mehanike delcev pri nizki gravitaciji," je dejal.
Scheeres je opozoril, da je za preizkušanje te teorije potrebna vesoljska misija za določitev mehanskih in trdnostnih lastnosti površine asteroida. "Takšen predlog zdaj razvijamo," je dejal.
Vir: Svet fizike. "Raztezanje sile na asteroidne površine: Vloga kohezije" je vnaprejšnji tisk Scheeres in sod. (arXiv: 1002.2478), oddano za objavo v Icarusu.
