Znanstveniki imajo to srečo, da imajo natančen pogled na blizuzemeljska asteroida Bennu in Ryugu. Oba asteroida imata iz nekega razloga diamantno obliko. zakaj? Do sedaj je bila to uganka.
Zdaj se je skupina znanstvenikov lotila vprašanja in morda prišla do odgovora.
Asteroidi so stalni cilj študija znanstvenikov. So ostanki primordialnega Osončja, materiala, ki ni bil pometen pri nastanku planetov. Večina jih je daleč v asteroidnem pasu, kjer jih je težko preučiti.
Toda nekateri od njih so pobegnili iz pasu in se približali Zemlji. Ti asteroidi blizu Zemlje dajejo znanstvenikom najboljšo možnost, da jih preučijo. Vesoljska plovila so bila poslana obema Ryugu in Določitev zbrati vzorce in jih vrniti na Zemljo. Medtem sta japonsko vesoljsko plovilo Hayabusa 2, ki je obiskalo Ryugu, in NASA OSIRIS-REx, ki je obiskal Bennu, intenzivno preučevali svoje asteroidne cilje, vključno z zbiranjem podrobnih slik.
Oba sta asteroida z ruševinami, kar pomeni, da sta sestavljena iz kosov manjšega materiala, ki jih povezuje gravitacija, in oba sta v obliki diamanta. Oba se tudi hitro vrtita.
Asteroida blizu Zemlje Bennu (l) in Ryugu (r). Oba sta asteroida z ruševinami in oba sta v obliki diamanta. Slika Zasluga levo: NASA/Goddard/Univerza v Arizoni – javna domena. Pravica do slike: avtor ISAS/JAXA, CC BY 4.0
Skupina raziskovalcev z Okinavskega inštituta za znanost in tehnologijo (OIST) in Univerze Rutgers je objavila članek, ki pojasnjuje obliko diamanta asteroidov. Članek ima naslov » Bennu in Ryugu: diamanti na nebu. « Objavljeno je v reviji Granular Matter. Glavni avtor je dr. Tapan Sabuwala iz OIST.
Dejstvo, da so le ohlapno pritrjeni, manjši kosi materiala pomeni, da so kot zrnate snovi, ne pa večji, monolitni kosi kamnin. Za njihovo preučevanje in njihovo obliko diamanta je skupina znanstvenikov uporabila modeliranje zrnate fizike. V tem primeru je model, kako teče pesek, pomagal razložiti obliko diamanta.
To ni prvi poskus uporabe modelov za razumevanje oblik asteroidov. Ti modeli so se za razlago oblike zanašali na vrtenje, vendar modeli niso zdržali testiranja.
'Prejšnji modeli so te oblike diamanta pripisovali silam, ki jih povzroča rotacija, kar je povzročilo, da je material poganjal od polov do ekvatorja,' je povedal glavni avtor prispevka dr. Tapan Sabuwala. 'Toda ko so bili asteroidi simulirani z uporabo teh modelov, je bila oblika sploščena ali asimetrična in ne diamantna, tako da smo vedeli, da nekaj ni v redu,' je pojasnil dr. Sabuwala v izjava za javnost .
Sporočilo za javnost, ki spremlja študijo, je kot primer uporabilo pesek, ki teče skozi lijak. Ko se pesek vlije, tvori stožčasto obliko. Seveda se na asteroidu dogaja veliko več kot na preprostem kupu peska. Gravitacijske sile so zelo različne. 'To smo morali upoštevati v našem modelu, poleg dejstva, da ima pomembno vlogo tudi vrtenje asteroida,' je dejal dr. Sabuwala.
Na levi je slika asteroida 101955 Bennu. Na desni je modelirana simulacija iz študije. Model se jasno ujema z diamantno obliko asteroida. Zasluge za sliko: Sabuwala et al 2021.
Po časopisu je centrifugalna sila igrala veliko vlogo pri Bennujevi in Ryugujevi obliki. V bližini asteroidnih polov je šibkejši, zato se tam nabira več materiala. To daje asteroidom poseben videz. 'Pokažemo, da to kopičenje povzroči povečane višine na polih, medtem ko centrifugalna migracija poveča višine na ekvatorju. Brez te akumulacije palom manjkajo dvignjeni drogovi, ki so vidni na Ryuguju in Bennuju,« pišejo avtorji v svojem prispevku.
To delo se od prejšnjih modelov razlikuje še na en pomemben način. Kaže, da asteroidi niso nastali kot drugačna oblika, nato pa so postopoma postali diamantni. Namesto tega se je oblika diamanta oblikovala, ko je nastal asteroid in ko se je nabiral material. Oblika asteroidov se je sčasoma le minimalno spremenila.
»Model temelji na načelu kritičnega kota mirovanja, ki ga predvidevajo padajoča zrna, odložena na vrteče se asteroide z ruševinami. Ker model poganja odlaganje, naši rezultati kažejo, prvič, da sta Bennu in Ryugu v zgodnjih obdobjih pridobila svoje značilne oblike in drugič, da je naknadno preoblikovanje z drugimi učinki … lahko minimalno,« pišejo v povzetku članka.
Nato bi si raziskovalci želeli ogledati druge asteroide z ruševinami, ki se vrtijo počasneje. Te vrste asteroidov bi morale oblikovati bolj sferoidno obliko, saj je centrifugalna sila šibkejša. Ko so pri modeliranju zmanjšali hitrost vrtenja, je to nastalo prav to.
Ko so raziskovalci zmanjšali hitrost vrtenja v modelih, je zmanjšala centrifugalno silo, kar je povzročilo bolj sferoidno obliko. Zasluge za sliko: Sabuwala et al 2021.
'Uporabili smo preproste koncepte, kako teče zrna, da bi razložili, kako so ti asteroidi prevzeli svoje radovedne oblike,' je dejal soavtor profesor Chakraborty iz OIST. 'Da lahko preproste ideje osvetlijo zapletene probleme, je za nas morda najbolj čudovit vidik tega dela.'
Več:
- Izjava za javnost: Diamanti na nebu
- raziskave: Bennu in Ryugu: diamanti na nebu
- Vesolje danes: To so Boulders OSIRIS- REx bo uporabil za navigacijo navzdol do površja Bennuja
