211service.com
Kleine asteroïden worden bij elkaar gehouden door Van der Waals-krachten
Wat houdt kleine asteroïden bij elkaar? Zeker geen zwaartekracht, daar zijn ze te klein voor. Vandaag verlichten Daniel Scheeres en vrienden van de Universiteit van Colorado ons met een studie van de krachten die in deze kleine lichamen aan het werk zijn.
In 2005 cirkelde en landde de Japanse Hayabusa-missie op de aardappelvormige asteroïde Itokawa, die slechts een paar honderd meter groot is. (Het zal later dit jaar naar de aarde terugkeren met een monster van asteroïdestof.)
Statistieken over de rotatiesnelheid suggereren dat Ikotawa en soortgelijke asteroïden puinhopen zijn die door de zwaartekracht bij elkaar worden gehouden op schalen van 150 meter en groter. Maar kleinere rotsblokken zouden met deze draaisnelheid de ruimte in moeten vliegen.
Maar dat levert een puzzel op. Afbeeldingen van Hayabusa laten zien dat Ikotawa op kleinere schaal niet meer is dan een verzameling keien en stof. Maar als de zwaartekracht de betrokken middelpuntzoekende krachten niet kan verslaan, wat houdt Ikotawa dan bij elkaar?
Astronomen weten al geruime tijd dat de betrokken krachten niet groot hoeven te zijn: verschillende simulaties hebben aangetoond dat zelfs kleine cohesieve krachten draaiende puinhopen stabiel kunnen maken in omgevingen met een lage zwaartekracht.
Van de verschillende mogelijkheden zijn de belangrijkste die astronomen hebben bestudeerd de stralingsdruk van de zon, wrijving en elektrostatische krachten tussen geïoniseerd stof (dat verantwoordelijk is voor het zweven van stof op de maan en dus meer kans heeft om stof uit elkaar te duwen).
Het doel van het laatste werk van Scheeres en zijn bedrijf is om een onderzoek uit te voeren naar de bekende relevante krachten die op korrels en deeltjes inwerken, hun analytische vorm en relevante constanten voor de ruimteomgeving vast te stellen en te overwegen hoe deze krachten ten opzichte van elkaar schalen.
Scheeres en co laten zien dat geen van de usual suspects de vermoedelijke boosdoener is. In plaats daarvan lijkt het alsof kleine asteroïden bij elkaar worden gehouden door van der Waals-krachten.
Dat heeft twee interessante implicaties. Ten eerste voor de evolutie van asteroïden. Scheeres en co suggereren dat draaiende asteroïden geleidelijk grotere rotsblokken afwerpen totdat ze eindigen als puinhopen die bij elkaar worden gehouden door van der Waals-krachten. Dat kan helpen om de grootteverdeling van asteroïden te verklaren.
Ten tweede kan dit proces ook, althans gedeeltelijk, de vorming van planeetringen verklaren, zoals die rond Saturnus, die uitsluitend uit kleine lichamen bestaan.
Als Scheere en co gelijk hebben, zullen hun conclusies leiden tot een significante herbeoordeling van de oppervlakte-eigenschappen van asteroïden, om nog maar te zwijgen van de structuur en evolutie van planeetringen. Geen geringe prestatie.
Referentie: arxiv.org/abs/1002.2478 : Krachten opschalen naar asteroïde-oppervlakken: de rol van cohesie