Tidak, ini bukan Teka-teki Alam Semesta No. 3; sebaliknya, ini adalah hasil yang menarik dari karya terbaru mengenai bentuk dan komposisi asteroid kecil yang pelik.
Imej yang dihantar kembali dari misi angkasa menunjukkan bahawa asteroid yang lebih kecil bukan batuan yang masih asli, tetapi sebaliknya ditutup dengan runtuhan yang berukuran dari batu bersaiz meter hingga debu seperti tepung. Sesungguhnya beberapa asteroid nampaknya kosong hingga 50%, menunjukkan bahawa ia mungkin merupakan koleksi runtuhan tanpa inti padat.
Tetapi bagaimana asteroid ini terbentuk dan berkembang? Dan jika kita mesti membelokkannya, untuk mengelakkan nasib dinosaurus, bagaimana melakukannya tanpa memecahkannya, dan menjadikan bahaya jauh lebih besar?
Johannes Diderik van der Waals (1837-1923), dengan sedikit bantuan dari Daniel Scheeres, Michael Swift, dan rakan-rakannya, untuk menyelamatkan.
Asteroid cenderung berputar dengan cepat pada paksi mereka - dan graviti di permukaan badan yang lebih kecil boleh menjadi seperseribu atau bahkan seperseratus di Bumi. Hasilnya para saintis tertanya-tanya bagaimana runtuhan melekat di permukaan. "Beberapa gambar yang terdapat pada permukaan asteroid adalah cabaran untuk kita fahami menggunakan geofizik tradisional," jelas Scheeres dari University of Colorado.
Untuk sampai ke dasar misteri ini, pasukan - Daniel Scheeres, rakan sekerja di University of Colorado, dan Michael Swift di University of Nottingham - membuat kajian menyeluruh mengenai kekuatan yang berkaitan yang terlibat dalam mengikat runtuhan ke asteroid. Pembentukan badan kecil di ruang angkasa melibatkan graviti dan kohesi - yang terakhir menjadi tarikan antara molekul di permukaan bahan. Walaupun graviti dapat difahami dengan baik, sifat daya padu yang bekerja di runtuhan dan kekuatan relatifnya kurang diketahui.
Pasukan ini menganggap bahawa kekuatan kohesif antara biji-bijian serupa dengan yang terdapat dalam "serbuk kohesif" - yang termasuk tepung roti - kerana serbuk semacam itu menyerupai apa yang telah dilihat pada permukaan asteroid. Untuk mengukur kepentingan kekuatan ini, pasukan mempertimbangkan kekuatannya berbanding dengan kekuatan graviti yang terdapat pada asteroid kecil di mana graviti di permukaan adalah kira-kira sepersejuta di Bumi. Pasukan mendapati bahawa graviti adalah daya pengikat yang tidak berkesan untuk batuan yang diperhatikan pada asteroid yang lebih kecil. Daya tarikan elektrostatik juga dapat diabaikan, selain di mana bahagian asteroid ini diterangi oleh Matahari bersentuhan dengan bahagian gelap.
Mundur ke pertengahan abad ke-19, ketika kewujudan molekul kontroversial, dan antara molekul memaksa fiksyen sains murni (kecuali, tentu saja, tidak ada perkara seperti itu). Tesis doktor Van der Waals memberikan penjelasan yang kuat untuk peralihan antara fasa gas dan cecair, dari segi daya lemah antara molekul penyusun, yang dia anggap mempunyai ukuran yang terbatas (lebih dari setengah abad akan berlalu sebelum kekuatan ini difahami , secara kuantitatif, dari segi mekanik kuantum dan teori atom).
Kekuatan Van der Waals - tarikan elektrostatik lemah antara atom atau molekul bersebelahan yang timbul daripada turun naik kedudukan elektronnya - nampaknya melakukan muslihat bagi zarah yang berukuran kurang dari satu meter. Ukuran daya van der Waals sebanding dengan permukaan permukaan zarah - tidak seperti graviti, yang sebanding dengan jisim (dan oleh itu isipadu) zarah. Akibatnya, kekuatan relatif van der Waals dibandingkan dengan graviti meningkat apabila zarah semakin kecil.
Ini dapat menjelaskan, misalnya, pemerhatian terbaru oleh Scheeres dan rakan-rakannya bahawa asteroid kecil ditutup dengan debu halus - bahan yang difikirkan oleh beberapa saintis akan dihalau oleh sinaran matahari. Penyelidikan ini juga boleh memberi implikasi bagaimana asteroid bertindak balas terhadap "kesan YORP" - peningkatan kecepatan sudut asteroid kecil dengan penyerapan sinaran matahari. Apabila badan berputar lebih cepat, karya terbaru ini menunjukkan bahawa mereka akan mengusir batu yang lebih besar sambil mengekalkan batu yang lebih kecil. Sekiranya asteroid semacam itu adalah kumpulan puing-puing, hasilnya mungkin merupakan agregat zarah-zarah kecil yang disatukan oleh pasukan van der Waals.
Pakar asteroid, Keith Holsapple dari University of Washington kagum bahawa pasukan Scheeres bukan sahaja menganggarkan kekuatan yang ada pada asteroid, tetapi juga melihat bagaimana ini berbeza dengan asteroid dan ukuran zarah. "Ini adalah kertas yang sangat penting yang membahas masalah utama dalam mekanik badan kecil sistem suria dan mekanik zarah pada graviti rendah," katanya.
Scheeres menyatakan bahawa menguji teori ini memerlukan misi ruang untuk menentukan sifat mekanik dan kekuatan permukaan asteroid. "Kami sedang mengembangkan proposal seperti sekarang," katanya.
Sumber: Dunia Fizik. "Skala daya ke permukaan asteroid: Peranan kohesi" adalah pra-cetak oleh Scheeres, et al. (arXiv: 1002.2478), diserahkan untuk diterbitkan di Icarus.
