Không, nó không phải là Câu đố vũ trụ số 3; thay vào đó, nó là một kết quả hấp dẫn từ công việc gần đây thành các hình dạng và thành phần kỳ lạ của các tiểu hành tinh nhỏ.
Hình ảnh được gửi lại từ các sứ mệnh không gian cho thấy các tiểu hành tinh nhỏ hơn không phải là những khối đá nguyên sơ, mà thay vào đó được bao phủ trong đống đổ nát có kích thước từ những tảng đá có kích thước mét đến bụi giống như bột. Thật vậy, một số tiểu hành tinh dường như có tới 50% không gian trống, cho thấy rằng chúng có thể là các bộ sưu tập của đống đổ nát không có lõi rắn.
Nhưng làm thế nào để các tiểu hành tinh này hình thành và phát triển? Và nếu chúng ta phải làm chệch hướng một người, để tránh số phận của khủng long, làm thế nào để làm điều đó mà không phá vỡ nó, và làm cho mối nguy hiểm lớn hơn nhiều?
Johannes Diderik van der Waals (1837-1923), với một chút giúp đỡ từ Daniel Scheeres, Michael Swift và các đồng nghiệp, để giải cứu.
Các tiểu hành tinh có xu hướng quay nhanh trên trục của chúng - và trọng lực ở bề mặt của các vật thể nhỏ hơn có thể là một phần nghìn hoặc thậm chí một phần triệu so với trên Trái đất. Kết quả là các nhà khoa học đang tự hỏi làm thế nào các mảnh vụn bám trên bề mặt. Một vài hình ảnh mà chúng ta có về các bề mặt tiểu hành tinh là một thách thức để hiểu bằng cách sử dụng địa vật lý truyền thống, Đại học Colorado Colorado Scheeres giải thích.
Để đi đến tận cùng của bí ẩn này, nhóm nghiên cứu - Daniel Scheeres, đồng nghiệp tại Đại học Colorado và Michael Swift tại Đại học Nottingham - đã nghiên cứu kỹ lưỡng về các lực lượng có liên quan liên quan đến đống đổ nát với một tiểu hành tinh. Sự hình thành của các vật thể nhỏ trong không gian liên quan đến trọng lực và sự gắn kết - thứ hai là lực hút giữa các phân tử ở bề mặt vật liệu. Trong khi trọng lực được hiểu rõ, bản chất của các lực kết dính khi làm việc trong đống đổ nát và sức mạnh tương đối của chúng ít được biết đến hơn.
Nhóm nghiên cứu cho rằng các lực kết dính giữa các loại ngũ cốc tương tự như các chất có trong bột dính cố định - bao gồm bột bánh mì - bởi vì các loại bột này giống như những gì nhìn thấy trên bề mặt tiểu hành tinh. Để đánh giá tầm quan trọng của các lực này, nhóm nghiên cứu đã xem xét sức mạnh của chúng so với lực hấp dẫn có trên một tiểu hành tinh nhỏ nơi trọng lực ở bề mặt khoảng một phần triệu so với Trái đất. Nhóm nghiên cứu nhận thấy lực hấp dẫn là một lực liên kết không hiệu quả đối với các loại đá quan sát được trên các tiểu hành tinh nhỏ hơn. Sức hút tĩnh điện cũng không đáng kể, ngoài việc một phần của tiểu hành tinh này được chiếu sáng bởi Mặt trời tiếp xúc với một phần tối.
Nhanh chóng trở lại giữa thế kỷ 19, thời điểm mà sự tồn tại của các phân tử gây tranh cãi, và các lực lượng liên phân tử khoa học thuần túy (tất nhiên, ngoại trừ, sau đó không có điều đó). Luận án tiến sĩ của Van der Waals đã đưa ra một lời giải thích mạnh mẽ cho sự chuyển đổi giữa các pha khí và lỏng, về mặt lực yếu giữa các phân tử cấu thành, mà ông cho rằng có kích thước hữu hạn (hơn nửa thế kỷ đã trôi qua trước khi các lực này được hiểu , định lượng, về mặt cơ học lượng tử và lý thuyết nguyên tử).
Lực Van der Waals - lực hút tĩnh điện yếu giữa các nguyên tử hoặc phân tử liền kề phát sinh từ sự dao động ở vị trí của các electron của chúng - dường như tạo ra mánh khóe cho các hạt có kích thước nhỏ hơn khoảng một mét. Kích thước của lực van der Waals tỷ lệ với diện tích bề mặt tiếp xúc của hạt - không giống như trọng lực, tỷ lệ với khối lượng (và do đó là thể tích) của hạt. Kết quả là, sức mạnh tương đối của van der Waals so với trọng lực tăng lên khi hạt nhỏ hơn.
Điều này có thể giải thích, ví dụ, những quan sát gần đây của Scheeres và đồng nghiệp rằng các tiểu hành tinh nhỏ được bao phủ trong bụi mịn - vật liệu mà một số nhà khoa học nghĩ rằng sẽ bị bức xạ mặt trời xua đuổi. Nghiên cứu cũng có thể có ý nghĩa về cách các tiểu hành tinh phản ứng với hiệu ứng YORP của Hồi - sự gia tăng vận tốc góc của các tiểu hành tinh nhỏ bằng sự hấp thụ bức xạ mặt trời. Khi cơ thể quay nhanh hơn, công trình gần đây cho thấy rằng họ sẽ trục xuất những tảng đá lớn hơn trong khi vẫn giữ lại những tảng đá nhỏ hơn. Nếu một tiểu hành tinh như vậy là một tập hợp của đống đổ nát, kết quả có thể là một tập hợp các hạt nhỏ hơn được giữ bởi lực van der Waals.
Chuyên gia về tiểu hành tinh Keith Holsapple của Đại học Washington rất ấn tượng rằng nhóm Scheeres không chỉ ước tính các lực chơi trên một tiểu hành tinh, mà còn xem xét cách chúng thay đổi theo kích thước tiểu hành tinh và hạt. Đây là một bài báo rất quan trọng đề cập đến một vấn đề quan trọng trong cơ học của các vật thể nhỏ của hệ mặt trời và cơ học hạt ở trọng lực thấp, ông nói.
Scheeres lưu ý rằng việc kiểm tra lý thuyết này đòi hỏi một sứ mệnh không gian để xác định các tính chất cơ học và sức mạnh của bề mặt tiểu hành tinh. Hiện tại, chúng tôi đang phát triển một đề xuất như vậy, ông nói.
Nguồn: Thế giới Vật lý. Lực lượng mở rộng quy mô lên bề mặt tiểu hành tinh: Vai trò của sự gắn kết là một bản in của Scheeres, et al. (arXiv: 1002.2478), được gửi để xuất bản ở Icarus.
