ไม่ไม่ใช่ปริศนาของจักรวาลหมายเลข 3 ค่อนข้างเป็นผลที่น่าสนใจจากการทำงานในรูปทรงแปลก ๆ และองค์ประกอบของดาวเคราะห์น้อยขนาดเล็ก
ภาพที่ส่งกลับจากภารกิจอวกาศบอกว่าดาวเคราะห์น้อยที่มีขนาดเล็กไม่ใช่ก้อนหินที่เก่าแก่ แต่กลับถูกปกคลุมไปด้วยเศษหินหรืออิฐที่มีขนาดตั้งแต่ก้อนหินขนาดเมตรไปจนถึงฝุ่นแป้ง อันที่จริงดาวเคราะห์น้อยบางคนดูเหมือนจะมีพื้นที่ว่างมากถึง 50% โดยบอกว่าพวกเขาอาจเป็นกลุ่มซากปรักหักพังที่ไม่มีแกนกลางที่มั่นคง
แต่ดาวเคราะห์น้อยเหล่านี้ก่อตัวและวิวัฒนาการอย่างไร และถ้าเราต้องหันเหความสนใจเพื่อหลีกเลี่ยงชะตากรรมของไดโนเสาร์วิธีการทำโดยไม่ทำลายมันและทำให้อันตรายยิ่งใหญ่?
Johannes Diderik van der Waals (1837-1923) ด้วยความช่วยเหลือเล็กน้อยจาก Daniel Scheeres, Michael Swift และเพื่อนร่วมงานเพื่อช่วยเหลือ
ดาวเคราะห์น้อยมีแนวโน้มที่จะหมุนอย่างรวดเร็วบนแกนของมันและแรงโน้มถ่วงที่พื้นผิวของวัตถุขนาดเล็กอาจเป็นหนึ่งในพันหรือหนึ่งล้านส่วนของโลก ผลที่ตามมาก็คือนักวิทยาศาสตร์สงสัยว่าเศษหินหรือเศษหินเกาะติดกับผิวโลกอย่างไร “ ภาพบางส่วนที่เรามีพื้นผิวดาวเคราะห์น้อยเป็นสิ่งที่ท้าทายที่จะเข้าใจโดยใช้ธรณีฟิสิกส์แบบดั้งเดิม” Scheeres ของ University of Colorado อธิบาย
เพื่อให้ถึงจุดสุดยอดของความลึกลับนี้ทีมงาน - แดเนียลเชียร์เชียร์เพื่อนร่วมงานของมหาวิทยาลัยโคโลราโดและไมเคิลสวิฟต์ที่มหาวิทยาลัยนอตติงแฮมได้ทำการศึกษาอย่างละเอียดเกี่ยวกับกองกำลังที่เกี่ยวข้องที่เกี่ยวข้องกับเศษหินหรืออิฐ การก่อตัวของวัตถุขนาดเล็กในอวกาศนั้นเกี่ยวข้องกับแรงโน้มถ่วงและการเกาะติดกันซึ่งเป็นแรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลที่ผิววัสดุ ในขณะที่มีการเข้าใจแรงโน้มถ่วงเป็นอย่างดีธรรมชาติของกองกำลังเหนียวแน่นที่ทำงานในเศษหินหรืออิฐและจุดแข็งสัมพัทธ์ของพวกมันก็ไม่ค่อยเป็นที่รู้จักกันมากนัก
ทีมสันนิษฐานว่ากองกำลังเกาะติดกันระหว่างธัญพืชคล้ายกับที่พบใน“ ผงเหนียว” - ซึ่งรวมถึงแป้งขนมปัง - เพราะผงดังกล่าวมีลักษณะคล้ายกับที่เห็นบนพื้นผิวดาวเคราะห์น้อย เพื่อประเมินความสำคัญของกองกำลังเหล่านี้ทีมได้พิจารณาความแข็งแรงของพวกมันเทียบกับแรงโน้มถ่วงที่มีอยู่บนดาวเคราะห์น้อยขนาดเล็กที่มีแรงโน้มถ่วงที่พื้นผิวประมาณหนึ่งล้านส่วนบนโลก ทีมพบว่าแรงโน้มถ่วงเป็นแรงยึดเหนี่ยวที่ไม่มีประสิทธิภาพสำหรับหินที่สังเกตเห็นบนดาวเคราะห์น้อยขนาดเล็ก แรงดึงดูดของไฟฟ้าสถิตก็น้อยมากนอกเหนือจากที่ส่วนหนึ่งของดาวเคราะห์น้อยดวงนี้ส่องสว่างโดยดวงอาทิตย์ได้สัมผัสกับส่วนที่มืด
ย้อนกลับไปอย่างรวดเร็วจนถึงกลางศตวรรษที่ 19 ซึ่งเป็นช่วงเวลาที่การมีอยู่ของโมเลกุลขัดแย้งกันและนิยายวิทยาศาสตร์บริสุทธิ์ระหว่างกองกำลัง (ยกเว้นแน่นอนว่าไม่มีสิ่งนั้น) วิทยานิพนธ์ปริญญาเอกของ Van der Waals ให้คำอธิบายที่มีประสิทธิภาพสำหรับการเปลี่ยนระหว่างเฟสก๊าซและของเหลวในแง่ของแรงที่อ่อนแอระหว่างโมเลกุลที่เป็นส่วนประกอบซึ่งเขาสันนิษฐานว่ามีขนาด จำกัด (มากกว่าครึ่งศตวรรษที่ผ่านมาก่อนที่จะเข้าใจว่า เชิงปริมาณในแง่ของกลศาสตร์ควอนตัมและทฤษฎีอะตอม)
กองกำลัง Van der Waals - สถานที่น่าสนใจไฟฟ้าสถิตระหว่างอะตอมหรือโมเลกุลที่อยู่ติดกันซึ่งเกิดขึ้นจากความผันผวนในตำแหน่งของอิเล็กตรอนของพวกเขา - ดูเหมือนจะทำเคล็ดลับสำหรับอนุภาคที่มีขนาดน้อยกว่าประมาณหนึ่งเมตร ขนาดของแรงเดอร์แวนเดอร์วาลส์เป็นสัดส่วนกับพื้นที่ผิวสัมผัสของอนุภาค - ซึ่งแตกต่างจากแรงโน้มถ่วงซึ่งเป็นสัดส่วนกับมวล (และปริมาตรดังนั้น) ของอนุภาค เป็นผลให้ความแข็งแรงสัมพัทธ์ของ van der Waals เทียบกับแรงโน้มถ่วงเพิ่มขึ้นเมื่ออนุภาคมีขนาดเล็กลง
ยกตัวอย่างเช่นสิ่งนี้สามารถอธิบายได้การสำรวจล่าสุดโดย Scheeres และเพื่อนร่วมงานว่าดาวเคราะห์น้อยขนาดเล็กนั้นถูกปกคลุมด้วยวัสดุฝุ่นละเอียดซึ่งนักวิทยาศาสตร์บางคนคิดว่าน่าจะถูกผลักออกจากรังสีดวงอาทิตย์ การวิจัยยังมีความหมายว่าดาวเคราะห์น้อยตอบสนองต่อ“ ผลกระทบ YORP” อย่างไร - การเพิ่มความเร็วเชิงมุมของดาวเคราะห์น้อยขนาดเล็กโดยการดูดซับรังสีดวงอาทิตย์ ขณะที่ร่างกายหมุนเร็วขึ้นงานล่าสุดนี้แสดงว่าพวกเขาจะขับไล่หินขนาดใหญ่ขึ้นในขณะที่ยังคงรักษาวัตถุที่เล็กกว่า หากดาวเคราะห์น้อยเช่นนั้นเป็นกลุ่มซากปรักหักพังผลที่ได้อาจเป็นผลมาจากการรวมกันของอนุภาคขนาดเล็กที่ถูกกองกำลัง Van der Waals จับยึดไว้ด้วยกัน
Keith Holsapple ผู้เชี่ยวชาญดาวเคราะห์น้อยแห่งมหาวิทยาลัยวอชิงตันรู้สึกประทับใจว่าทีมของ Scheeres ไม่เพียง แต่ประเมินกองกำลังในการเล่นบนดาวเคราะห์น้อยเท่านั้น แต่ยังได้ศึกษาถึงความแตกต่างของดาวเคราะห์น้อยและขนาดอนุภาค “ นี่เป็นกระดาษที่สำคัญมากที่กล่าวถึงประเด็นสำคัญในกลไกของระบบสุริยะขนาดเล็กและกลไกอนุภาคที่มีแรงโน้มถ่วงต่ำ” เขากล่าว
Scheeres ตั้งข้อสังเกตว่าการทดสอบทฤษฎีนี้ต้องมีภารกิจอวกาศเพื่อกำหนดคุณสมบัติเชิงกลและความแข็งแรงของพื้นผิวดาวเคราะห์น้อย “ ตอนนี้เรากำลังพัฒนาข้อเสนอดังกล่าว” เขากล่าว
ที่มา: Physics World “ การปรับกำลังให้กับพื้นผิวดาวเคราะห์น้อย: บทบาทของการเกาะติดกัน” เป็นตัวอย่างของ Scheeres และคณะ (arXiv: 1002.2478) ส่งเพื่อเผยแพร่ในอิคารัส
