Ne, tai nėra Visatos galvosūkis Nr. 3; veikiau tai intriguojantis paskutiniojo darbo rezultatas, susijęs su keistomis mažų asteroidų formomis ir kompozicijomis.
Iš kosminių misijų grįžę vaizdai rodo, kad mažesni asteroidai nėra nesugadinti uolienų gabaliukai, o uždengti skalda, kurios dydis svyruoja nuo metro dydžio riedulių iki miltų pavidalo dulkių. Iš tiesų kai kuriems asteroidams liko iki 50% tuščios vietos, kas rodo, kad tai gali būti skalda, neturinti kietos šerdies.
Tačiau kaip šie asteroidai formuojasi ir vystosi? Ir jei mums kada nors teks juos nukreipti, kad būtų išvengta dinozaurų likimo, kaip tai padaryti neišardžius ir padarius pavojų kur kas didesnį?
Johanesas Diderikas van der Waalsas (1837–1923), turėdamas nedidelę Danielio Scheereso, Michaelio Swifto ir kolegų pagalbą, gelbėti.
Asteroidai linkę greitai suktis apie savo ašis - ir mažesnių kūnų paviršiuje gravitacija gali būti viena tūkstančioji ar net viena milijonoji to, esančio Žemėje. Todėl mokslininkams liko įdomu, kaip skalda prilipo prie paviršiaus. „Keli vaizdai iš asteroidų paviršių yra iššūkis suprasti naudojant tradicinę geofiziką“, - aiškino Kolorado universiteto Scheeres'as.
Norėdami patekti į šios paslapties dugną, komanda - Danielis Scheeresas, kolegos Kolorado universitete ir Michaelas Swiftas iš Notingemo universiteto - išsamiai ištyrė atitinkamas pajėgas, dalyvaujančias skaldos susiejime su asteroidu. Mažų kūnų formavimasis erdvėje susijęs su gravitacija ir sanglauda - pastarosios yra traukos tarp molekulių medžiagų paviršiuje. Nors gravitacija yra gerai suprantama, darbe esančių darniųjų jėgų ir jų santykinio stiprumo pobūdis yra daug mažiau žinomas.
Komanda padarė prielaidą, kad rišamosios jėgos tarp grūdų yra panašios į tas, kurios randamos „rišliuose milteliuose“, į kuriuos įeina duonos miltai, nes tokie milteliai primena tai, kas buvo matoma asteroido paviršiuose. Norėdami įvertinti šių jėgų reikšmingumą, komanda apsvarstė jų jėgą, palyginti su gravitacinėmis jėgomis, esančiomis mažame asteroide, kurio paviršiaus gravitacija yra maždaug viena milijonoji žemės paviršiaus. Komanda nustatė, kad gravitacija yra neveiksminga uolienų, pastebimų ant mažesnių asteroidų, surišimo jėga. Elektrostatinė trauka taip pat buvo nereikšminga, išskyrus tuos atvejus, kai dalis asteroido, kurį apšviečia Saulė, liečiasi su tamsiąja dalimi.
Greitas grįžimas į XIX amžiaus vidurį, kai molekulių egzistavimas buvo ginčytinas, o tarpmolekulinės jėgos buvo gryna mokslinė fantastika (išskyrus, žinoma, kad tada to nebuvo). Van der Waalso daktaro disertacija pateikė galingą perėjimą tarp dujinių ir skystųjų fazių, kalbant apie silpnas jėgas tarp sudedamųjų molekulių, kurios, jo manymu, yra baigtinio dydžio (daugiau nei pusė amžiaus turėjo praeiti, kol šios jėgos buvo suprastos) , kiekybiškai, kalbant apie kvantinę mechaniką ir atominę teoriją).
Van der Waalso jėgos - silpni elektrostatiniai atotrūkiai tarp gretimų atomų ar molekulių, atsirandantys dėl jų elektronų padėties svyravimo - atrodo, kad apgauti dalelėms, kurių dydis yra mažesnis nei vienas metras, atrodo. Van der Waals jėgos dydis yra proporcingas dalelės sąlyčio paviršiaus plotui - skirtingai nuo sunkio jėgos, kuri yra proporcinga dalelės masei (taigi ir tūriui). Dėl to van der Waals santykinis stipris, palyginti su gravitacija, didėja, kai dalelė mažėja.
Tai galėtų paaiškinti, pavyzdžiui, naujausius Scheereso ir kolegų pastebėjimus, kad maži asteroidai yra padengti smulkiomis dulkėmis - medžiaga, kurią, kai kurių mokslininkų manymu, atstumia saulės spinduliai. Tyrimai taip pat gali turėti įtakos asteroidų reagavimui į „YORP efektą“ - mažų asteroidų kampinio greičio padidėjimą sugeriant saulės spinduliuotę. Kadangi kūnai sukasi greičiau, šis paskutinis darbas rodo, kad jie išsklaidytų didesnes uolienas, išlaikydami mažesnius. Jei toks asteroidas būtų skalda, tai gali būti mažesnių dalelių, laikomų kartu su van der Waalso jėgomis, visuma.
Asteroidų ekspertas Keithas Holsapple'as iš Vašingtono universiteto yra sužavėtas, kad ne tik Scheeres'o komanda įvertino jėgas, žaidžiančias ant asteroido, bet ir apžiūrėjo, kaip jos skiriasi priklausomai nuo asteroido ir dalelių dydžio. „Tai labai svarbus dokumentas, kuriame nagrinėjama pagrindinė Saulės sistemos mažų kūnų mechanizmo ir mažo sunkio dalelių mechanikos problema“, - sakė jis.
Scheeresas pažymėjo, kad norint išbandyti šią teoriją, reikia atlikti kosmoso užduotį, kad būtų galima nustatyti asteroido paviršiaus mechanines ir stiprumo savybes. „Mes rengiame tokį pasiūlymą dabar“, - sakė jis.
Šaltinis: Fizikos pasaulis. „Jėgos didinimas asteroidų paviršiams: Sanglaudos vaidmuo“ yra Scheeres ir kt. Įžanga. („arXiv“: 1002.2478), pateiktas paskelbti „Icarus“.
