Bir vakum odasında “elektrostatik lofting” geçiren toz tanelerinin hızlandırılmış görüntüsü. Kredi: IMPACT Lab/LASP
Colorado Üniversitesi Boulder’daki (CU Boulder) fizikçilerin yaptığı yeni bir araştırmaya göre, küçük toz tanecikleri, bir tavada patlayan mısır taneleri gibi asteroitlerin yüzeyinde zıplayabilir.
Bu patlamış mısır benzeri etki, daha küçük asteroitleri toplamaya bile yardımcı olabilir, bu da onların toz kaybetmelerine ve dolayısıyla uzaydan sağlam ve sarp görünmelerine neden olabilir.
Araştırmanın başyazarı Hsiang-Wen (Sean) Hsu, bu yeni bulguların bilim insanlarının asteroitlerin zaman içinde nasıl şekil değiştirdiğini ve bu cisimlerin uzayda nasıl göç ettiğini, bazen onları tehlikeli bir şekilde Dünya’ya nasıl yaklaştırdığını daha iyi anlamalarına yardımcı olabileceğini söyledi. Araştırmacılar sonuçlarını dergide yayınladılar. Doğa Astronomi 11 Temmuz’da
CU Boulder’daki Atmosfer ve Uzay Fiziği Laboratuvarı’nda (LASP) araştırma görevlisi olan Hsu, “Bu asteroitler ne kadar ince taneli malzeme veya regolit kaybederse, o kadar hızlı göç ederler” dedi.
Araştırma birkaç meraklı fotoğrafla başladı.
Bu görüntü, karşılık gelen bir küresel mozaikle birlikte asteroid Bennu’nun dört görünümünü göstermektedir. Görüntüler 2 Aralık 2018’de OSIRIS-REx uzay aracının Arizona Üniversitesi bilim adamları ve mühendisleri tarafından tasarlanan OCAMS alet takımının bir parçası olan PolyCam kamerası tarafından çekildi. Kredi: NASA/Goddard/Arizona Üniversitesi
2018 yılında bir NASA OSIRIS-REx adlı uzay aracı, 1 milyar milden fazla seyahat ettikten sonra asteroit (191055) Bennu ile buluştu. Ancak uzay aracı, Empire State Binası kadar yüksek olan Bennu’ya ulaştığında, bilim adamları beklediklerini bulamadılar. Araştırmacılar asteroidin yüzeyinin pürüzsüz ve tozlu olduğunu tahmin etmişti, ancak bunun yerine pürüzlü zımpara kağıdı gibi görünüyordu. Dışına dağılmış kamyon büyüklüğünde kayalar bile vardı.
Hsu ve meslektaşları şimdi bilgisayar simülasyonları veya modelleri ve laboratuvar deneyleri kullanarak bu gizemi araştırıyorlar. Bazıları tek bir bakteriden daha büyük olmayan daha küçük toz taneciklerinin asteroitten ve uzaya statik elektrik benzeri kuvvetler tarafından fırlatılabileceğini ve geride sadece daha büyük kayalar bırakabileceğini öne sürdü.
Çalışmanın ortak yazarı Mihály Horányi, Bennu’nun bu konuda yalnız olmadığını söyledi.
“Aynı fiziğin ay gibi diğer havasız cisimlerde ve hatta gezegenin halkalarında meydana geldiğini fark ediyoruz. SatürnLASP’de araştırmacı ve CU Boulder’da fizik profesörü olan Horányi dedi.
Bennu ve Ryugu
Asteroitler zaman içinde donmuş gibi görünse de, bu cisimler aslında yaşamları boyunca gelişmeye devam ediyor.
Bennu gibi asteroitler sürekli dönüyor, bu da yüzeylerini güneş ışığına, ardından tekrar gölgeye ve güneş ışığına maruz bırakıyor, diye açıkladı Hsu. Bu hiç bitmeyen ısıtma ve soğutma döngüsü, kaçınılmaz olarak çatlayana kadar yüzeydeki en büyük kayaları zorlar.
Hsu, “Her gün, her zaman oluyor,” dedi. “Büyük bir kaya parçasını aşındırarak daha küçük parçalara ayırıyorsunuz.”
Bu yüzden daha önce OSIRIS-REx Bennu’ya vardıklarında, birçok bilim adamı onu pürüzsüz, kumlu malzeme havuzlarıyla kaplı bulmayı bekliyordu – biraz da ayın bugünkü görünümüne benziyor. Kısa bir süre önce, bir Japon uzay görevi, Ryugu adlı başka bir küçük asteroide inmişti. Bilim adamları benzer şekilde engebeli ve sarp bir arazi buldular.
Hsu ve meslektaşları şüpheliydi.
1990’lardan bu yana, LASP’deki bilim adamları, uzaydaki tozun garip özelliklerini araştırmak için laboratuvarda vakum odalarını kullandılar ve buna “elektrostatik çatı katlama” dedikleri bir başarı da dahildi. Çalışmanın başyazarı Xu Wang, güneş ışınları gözenekli regolit parçalarını yıkadıkça, küçük toz tanecikleri üzerinde negatif yüklerin birikmeye başladığını açıkladı. Bu yükler, birbirini iten iki mıknatıs gibi, parçacıklar aniden patlayana kadar birikir.
Bazı durumlarda, bu toz taneleri saatte 20 milden (veya saniyede 8 metreden fazla) hızla uzaklaşabilir.
LASP’de araştırma görevlisi olan Wang, “Daha önce hiç kimse bu süreci bir asteroidin yüzeyinde düşünmemişti” dedi.
Küçük asteroit, büyük asteroit
Bunu yapmak için, eski CU Boulder lisans öğrencileri Anthony Carroll ve Noah Hood da dahil olmak üzere araştırmacılar, iki varsayımsal asteroit üzerinde regolit fiziğini inceleyen bir dizi hesaplama yaptılar. Tozun nasıl oluşabileceğini izlediler, sonra yüz binlerce yıl boyunca etrafta zıpladılar. Bu sahte asteroitlerden biri yaklaşık yarım mil (boyut olarak Ryugu’ya benzer) ve ikincisi birkaç mil genişliğinde (çap olarak Eros gibi dev asteroitlere daha yakın) idi.
Bu boyut bir fark yarattı. Takımın tahminlerine göre, daha büyük asteroidin üzerine toz tanecikleri sıçradığında, yerçekiminden kurtulmak için yeterli hız kazanamadılar. Aynı şey daha küçük, Ryugu benzeri asteroid için de geçerli değildi.
Hsu, “Daha küçük asteroit üzerindeki yerçekimi o kadar zayıf ki kaçışı engelleyemez” dedi. “İnce taneli regolit kaybolacak.”
Bu kayıp, asteroitlerin yüzeyini daha fazla erozyona maruz bırakacak ve Ryugu ve Bennu’da bulunan bilim adamları gibi kaya bakımından zengin bir manzaraya yol açacaktır. Aslında birkaç milyon yıl içinde, daha küçük asteroit neredeyse tamamen ince tozdan temizlendi. Ancak Eros benzeri asteroit tozlu kaldı.
Hsu, bu ovma etkisinin küçük asteroitlerin yörüngelerini dürtmeye yardımcı olabileceğini kaydetti. Asteroitlerin, güneşin radyasyonu zamanla onları yavaşça ittiği için göç ettiğini açıkladı. Diğer bilim adamları tarafından yapılan önceki araştırmalara dayanarak, kayalarla kaplı asteroitlerin daha tozlu görünenlerden daha hızlı hareket edebileceğinden şüpheleniyor.
O ve meslektaşları yakında hesaplamalarını desteklemek için daha fazla kanıt bulabilirler. Üç aydan kısa bir süre içinde, Çift Asteroid Yönlendirme Testi (DART) adlı bir NASA görevi, bir çift daha küçük asteroidi ziyaret edecek ve Hsu, ne kadar tozlu olduklarını görmek için izleyecek.
“Teorimizi test etmek için yeni yüzey görüntülerine sahip olacağız” dedi. “Bizim için güzel ama aynı zamanda biraz sinir bozucu.”
Referans: Hsiang-Wen Hsu, Xu Wang, Anthony Carroll, Noah Hood ve Mihály Horányi, 11 Temmuz 2022, “Km altı asteroitlerde ince taneli regolit kaybı”, Doğa Astronomi.
DOI: 10.1038/s41550-022-01717-9