No, non è l'Universo Puzzle n. 3; piuttosto, è un risultato intrigante dal recente lavoro sulle strane forme e composizione di piccoli asteroidi.
Le immagini inviate dalle missioni spaziali suggeriscono che gli asteroidi più piccoli non sono pezzi incontaminati di roccia, ma sono invece coperti di macerie che variano in dimensioni da massi di dimensioni di metro a polvere simile a farina. In effetti, alcuni asteroidi sembrano avere fino al 50% di spazio vuoto, il che suggerisce che potrebbero essere raccolte di macerie senza nucleo solido.
Ma come si formano e si evolvono questi asteroidi? E se mai dovessimo deviarne uno, per evitare il destino dei dinosauri, come farlo senza romperlo e rendere il pericolo molto più grande?
Johannes Diderik van der Waals (1837-1923), con un piccolo aiuto di Daniel Scheeres, Michael Swift e colleghi, in soccorso.
Gli asteroidi tendono a ruotare rapidamente sui loro assi - e la gravità sulla superficie dei corpi più piccoli può essere un millesimo o addirittura un milionesimo di quello sulla Terra. Di conseguenza gli scienziati restano a chiedersi come le macerie si aggrappano alla superficie. "Le poche immagini che abbiamo delle superfici di asteroidi sono una sfida da comprendere usando la geofisica tradizionale", hanno spiegato Scheeres dell'Università del Colorado.
Per arrivare a fondo di questo mistero, il team - Daniel Scheeres, colleghi dell'Università del Colorado e Michael Swift dell'Università di Nottingham - ha studiato a fondo le forze rilevanti coinvolte nel legare le macerie a un asteroide. La formazione di piccoli corpi nello spazio comporta gravità e coesione, quest'ultima essendo l'attrazione tra molecole sulla superficie dei materiali. Mentre la gravità è ben compresa, la natura delle forze coesive all'opera nelle macerie e i loro punti di forza relativi è molto meno nota.
Il team ha ipotizzato che le forze coesive tra i grani siano simili a quelle presenti nelle "polveri coesive" - che includono la farina di pane - perché tali polveri assomigliano a ciò che è stato visto sulle superfici degli asteroidi. Per valutare il significato di queste forze, il team ha considerato la loro forza rispetto alle forze gravitazionali presenti su un piccolo asteroide in cui la gravità in superficie è circa un milionesimo di quella sulla Terra. Il team ha scoperto che la gravità è una forza di legame inefficace per le rocce osservate su asteroidi più piccoli. Anche l'attrazione elettrostatica era trascurabile, a parte il punto in cui una parte dell'asteroide illuminata dal Sole entra in contatto con una parte scura.
Rapido ritorno alla metà del XIX secolo, un tempo in cui l'esistenza delle molecole era controversa e le forze inter-molecolari erano pura fantascienza (tranne, ovviamente, che allora non esisteva nulla del genere). La tesi di dottorato di Van der Waals ha fornito una potente spiegazione per la transizione tra le fasi gassosa e liquida, in termini di forze deboli tra le molecole costituenti, che ha assunto di dimensioni finite (doveva passare più di mezzo secolo prima che queste forze fossero comprese , quantitativamente, in termini di meccanica quantistica e teoria atomica).
Le forze di Van der Waals - deboli attrazioni elettrostatiche tra atomi o molecole adiacenti che derivano da fluttuazioni nelle posizioni dei loro elettroni - sembrano fare il trucco per particelle di dimensioni inferiori a circa un metro. La dimensione della forza di van der Waals è proporzionale alla superficie di contatto di una particella - a differenza della gravità, che è proporzionale alla massa (e quindi al volume) della particella. Di conseguenza, la forza relativa di van der Waals rispetto alla gravità aumenta man mano che la particella si riduce.
Ciò potrebbe spiegare, ad esempio, le recenti osservazioni di Scheeres e colleghi sul fatto che piccoli asteroidi sono coperti di polvere fine, materiale che alcuni scienziati pensavano che sarebbe stato scacciato dalle radiazioni solari. La ricerca può anche avere implicazioni sul modo in cui gli asteroidi rispondono all '"effetto YORP" - l'aumento della velocità angolare dei piccoli asteroidi mediante l'assorbimento della radiazione solare. Man mano che i corpi ruotano più velocemente, questo recente lavoro suggerisce che avrebbero espulso rocce più grandi mantenendo quelle più piccole. Se un tale asteroide fosse una raccolta di macerie, il risultato potrebbe essere un aggregato di particelle più piccole tenute insieme dalle forze di van der Waals.
L'esperto di asteroidi Keith Holsapple dell'Università di Washington è impressionato dal fatto che non solo la squadra di Scheeres abbia stimato le forze in gioco su un asteroide, ma ha anche esaminato come questi variano con l'asteroide e la dimensione delle particelle. "Questo è un documento molto importante che affronta un problema chiave nella meccanica dei piccoli corpi del sistema solare e nella meccanica delle particelle a bassa gravità", ha detto.
Scheeres ha osservato che testare questa teoria richiede una missione spaziale per determinare le proprietà meccaniche e di resistenza della superficie di un asteroide. "Stiamo sviluppando una proposta del genere ora", ha detto.
Fonte: Physics World. "Ridimensionamento delle forze su superfici di asteroidi: il ruolo della coesione" è una prestampa di Scheeres, et al. (arXiv: 1002.2478), presentato per la pubblicazione in Icaro.
