Ne, to nije svemirska zagonetka br. 3; to je intrigantan rezultat nedavnog rada na čudne oblike i sastav malih asteroida.
Slike poslane iz svemirskih misija sugeriraju da manji asteroidi nisu netaknuti dijelovi stijene, već su umjesto toga prekriveni šljunkom koji se proteže u veličini od balvana veličine metar do prašine poput brašna. Zapravo se čini da neki asteroidi čine prazan prostor do 50%, što sugerira da bi oni mogli biti skupovi smeća bez čvrste jezgre.
Ali kako se ovi asteroidi tvore i razvijaju? A ako se ikada moramo odbiti, da izbjegnemo sudbinu dinosaura, kako to učiniti bez razbijanja i opasnosti učiniti daleko većom?
Johannes Diderik van der Waals (1837.-1923.), Uz malu pomoć Daniela Scheeresa, Michaela Swifta i njegovih kolega, u pomoć.
Asteroidi imaju tendenciju da se brzo okreću na svojim osovinama - a gravitacija na površini manjih tijela može biti jedna tisućina ili čak milijun od one na Zemlji. Kao rezultat toga, znanstvenici se pitaju kako se šljam prilepljuje na površinu. "Nekoliko slika koje imamo o površinama asteroida izazov je razumjeti koristeći tradicionalnu geofiziku", objasnio je Scheeres sa Sveučilišta u Koloradu.
Kako bi došli do dna ove misterije, tim - Daniel Scheeres, kolege sa Sveučilišta u Koloradu i Michael Swift sa Sveučilišta u Nottinghamu - napravili su temeljitu studiju relevantnih snaga koje su bile uključene u vezivanje ruševina za asteroid. Formiranje malih tijela u prostoru uključuje gravitaciju i koheziju - potonje je privlačnost između molekula na površini materijala. Iako se gravitacija dobro razumije, priroda kohezijskih sila koje djeluju na ruševinama i njihova relativna snaga mnogo je manje poznata.
Tim je pretpostavio da su kohezivne sile između žitarica slične onima koje nalazimo u "kohezivnom prahu" - koji uključuje krušno brašno - jer takvi praškovi podsjećaju na ono što je viđeno na površinama asteroida. Kako bi utvrdili značaj ovih sila, tim je razmotrio njihovu snagu u odnosu na gravitacijske sile prisutne na malom asteroidu gdje je gravitacija na površini oko milijun dana veća od Zemlje. Tim je otkrio da je gravitacija neučinkovita sila vezivanja stijena opažena na manjim asteroidima. Elektrostatička privlačnost također je bila zanemariva, osim u slučaju da dio asteroida kojeg ovaj zrak osvjetljava Sunce dolazi u dodir s tamnim dijelom.
Brzo unatrag do sredine 19. stoljeća, doba u kojem je postojanje molekula bilo kontroverzno, a među-molekularne sile čiste znanstvenu fantastiku (osim, naravno, da tada toga nije bilo). Van der Waalsova doktorska teza pružila je snažno objašnjenje prijelaza plinovite i tekuće faze, u smislu slabih sila između sastavnih molekula, za koje se pretpostavljalo da imaju konačnu veličinu (trebalo je proći više od pola stoljeća prije nego što se te sile shvate kvantitativno, u smislu kvantne mehanike i atomske teorije).
Van der Waalsove sile - slaba elektrostatička privlačnost između susjednih atoma ili molekula koje proizlaze iz fluktuacija položaja njihovih elektrona - čini se da čine trik za čestice veličine manje od oko jednog metra. Veličina van der Waalsove sile proporcionalna je površini dodirne čestice - za razliku od gravitacije, proporcionalne masi (a samim tim i volumenu) čestice. Kao rezultat toga, relativna snaga van der Waalsa u odnosu na gravitaciju raste kako čestica postaje manja.
To bi moglo objasniti, na primjer, nedavna opažanja Scheeresa i njegovih kolega kako su mali asteroidi prekriveni sitnom prašinom - materijalom za koji su neki znanstvenici mislili da će ga otjerati sunčevim zračenjem. Istraživanje može imati i posljedice na to kako asteroidi reagiraju na "YORP efekt" - povećanje kutne brzine malih asteroida apsorpcijom sunčevog zračenja. Kako se tijela brže okreću, ovaj nedavni rad sugerira da bi istisnuli veće stijene zadržavajući manje. Ako bi takav asteroid bio skup smeća, rezultat bi mogao biti skup manjih čestica koje zajedno drže Van der Waalsove snage.
Stručnjak za asteroide Keith Holsapple sa Sveučilišta u Washingtonu impresioniran je timom što je Scheeres-ov tim ne samo procijenio snage koje igra na asteroid, već je promatrao i kako se one razlikuju ovisno o veličini asteroida i veličini čestica. "Ovo je vrlo važan rad koji govori o ključnom pitanju u mehanici malih tijela Sunčevog sustava i mehanici čestica male težine", rekao je.
Scheeres je napomenuo da testiranje teorije zahtijeva svemirsku misiju kako bi se utvrdilo mehanička i čvrstoća svojstva površine asteroida. "Sada razvijamo takav prijedlog", rekao je.
Izvor: Svijet fizike. "Skaliranje sila na površine asteroida: Uloga kohezije" preprint je Scheeresa i sur. (arXiv: 1002.2478), poslano na objavljivanje u Icarusu.
