Fysikmodellen forklarer den overordnede form af to murbrokker-asteroider

Forskere fra Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University (OIST) og Rutgers University har brugt simple begreber fra granulær fysik til at forklare de mærkelige diamantformer af to "nær Jorden"-asteroider.

Asteroider er stenede kroppe, der kredser om solen. Det, der gør dem fascinerende for forskere, er, at de består af restmaterialer - det stof, der ikke blev absorberet i de større planeter, da solsystemet dannede sig, omkring 4,6 milliarder år siden. Dermed, de kan kaste lys over solsystemets tidlige dage og planternes dannelse. De fleste asteroider er fanget i asteroidebæltet, et område mellem Jupiter og Mars. Denne afstand fra Jorden gør dem svære at studere. Men, lejlighedsvis, en asteroide vil undslippe og drive tættere på Jorden, gør det muligt at fotografere dem tæt på ved hjælp af et ubemandet rumfartøj.

Dette er, hvad der skete med disse to diamantformede asteroider - Bennu og Ryugu. Både Bennu og Ryugu er klassificeret som murbrokker-asteroider, hvilket betyder, at de består af mange mindre stykker stenet materiale, der holdes løst sammen af ​​tyngdekraften. I det væsentlige, de er bare korn, der interagerer med hinanden, som sandet på vores strande.

"Tidligere modeller har tilskrevet disse diamantformer til kræfterne forårsaget af rotationen, hvilket resulterede i, at materiale blev drevet fra polerne til ækvator. Men da asteroiderne blev simuleret ved hjælp af disse modeller, formen var fladtrykt eller asymmetrisk i stedet for diamant, så vi vidste, at der var noget galt, " forklarede Dr. Tapan Sabuwala, hovedforfatter af papiret udgivet i Granulært stof og forsker i OIST's Fluid Mechanics Unit. "Vi fandt ud af, at disse modeller manglede en nøgleingrediens, aflejring af materiale. Og en simpel granulær fysikmodel, normalt brugt til aflejring af korn som sand eller sukker, kunne forudsige den observerede form."

Forestil dig at hælde sand eller sukker gennem en tragt. En cocktail af forskellige kræfter vil sikre, at den danner en konisk bunke (som en festhat). Granulære fysikere kan forudsige formen på bunken ud fra de forskellige kræfter, der virker på kornene. Dr. Sabuwala, sammen med professor Pinaki Chakraborty, der leder enheden, og professor Troy Shinbrot fra Rutgers University, overførte disse ideer til asteroiderne.

Dr. Sabuwala forklarede, hvordan på disse asteroider, tyngdekraften er orienteret anderledes i forhold til, hvad en sandbunke oplever på stranden. "Vi var nødt til at indregne dette i vores model, ved siden af, at asteroidens rotation også spiller en væsentlig rolle, " han sagde.

Så, i stedet for den koniske form, der ses i ophobningen af ​​korn på Jorden, kræfterne, der virkede på asteroiderne, frembragte diamantformer. Centrifugalkraften, forårsaget af rotation, faldet nær asteroidernes poler, får materiale til at samle sig der, og resulterer i deres karakteristiske forhøjede udseende. En anden vigtig forskel ved denne model (sammenlignet med tidligere modeller) er, at den antyder, at disse murbrokker-bunke-asteroider ikke startede som en kugle og deformerede til en diamantform. Hellere, ophobningen af ​​affald fik diamantformen til at dannes meget tidligt i dannelsen af ​​asteroiden, og enhver efterfølgende omformning var minimal. Desuden, forestillingen om, at diamantformerne blev støbt i de tidlige stadier af asteroidedannelsen, i modstrid med tidligere modeller, er i overensstemmelse med de seneste observationer.

Forskerne fortsatte med at vise nøjagtigheden af ​​denne model gennem simuleringer og fandt ud af, at de simulerede asteroider dannede den karakteristiske diamantform, understøtter deres teori yderligere.

"Vi har brugt enkle begreber om, hvordan korn flyder til at forklare, hvordan disse asteroider antog deres mærkelige former, " sagde professor Chakraborty. "At simple ideer kan belyse komplekse problemer er, til os, måske det mest dejlige aspekt af dette arbejde."