سيارک هاي آردي

براساس تصاوير ارسال شده از مأموريت هاي فضايي، سيارک هاي کوچک تر قطعه سنگ هاي ابتدايي و دست نخورده نيستند؛ بلکه در عوض از خرده سنگ هايي به ابعاد تخته سنگ هاي چند متري تا غبارهاي آرد مانند
تشکيل شده اند.در حقيقت به نظر مي رسد بعضي از سيارک ها تا 50 درصد فضاي خالي اند؛يعني ممکن است مجموعه اي از خرده سنگ ها بدون هسته اي سخت باشند.
اما اين سيارک ها چگونه شکل مي گيرند و رشد مي کنند؟ و اگر روزي مجبور شويم يکي از آنها را براي پرهيز از دچار شدن به سرنوشت دايناسورها منحرف کنيم، چگونه اين کار را بدون تجزيه کردن آن و افزايش چندين برابر خطر انجام خواهيم داد؟
دانيل شيرس، مايکل سوييفت و همکاران شان راه حل را يافته اند.سيارک ها تمايل دارند که با سرعت حول محور خود بچرخند؛ و گرانش در سطح سيارک هاي کوچک تر ممکن است يک هزارم يا حتي يک ميليونيوم گرانش زمين باشد.در نتيجه دانشمندان در شگفت اند که خرده سنگ ها چگونه بر اين سطح به هم مي چسبند.شيرس چنين شرح مي دهد:«تفسير و درک تصاوير اندکي که از سطوح سيارکي داريم با استفاده از ژئوفيزيک سنتي چالشي بزرگ است».
براي حل اين معما، اين گروه- شامل دانيل شيرس، همکارانش در دانشگاه کلرادو مايکل سويفت از دانشگاه ناتينگهام –مطالعه ي کاملي را درباره ي نيروهاي موثر در متصل شد ن خرده سنگ ها و تشکيل سيارک انجام دادند.شکل گيري اجسام کوچک در فضا به گرانش و چسبندگي مربوط است؛ که دومي برهم کنش و جاذبه ي بين مولکول ها در سطح مواد است.هرچند گرانش به خوبي درک شده است، نيروهاي چسبندگي، چگونگي کارکرد آنها در خرده سنگ ها و استحکام نسبي آن ها چندان شناخته شده نيست.
اين گروه فرض کردند که نيروهاي چسبندگي بين دانه ها، شبيه چيزي است که در «پودرهاي چسبناک»مي بينيم که مثلاً شامل آرد نان نيز مي شوند.زيرا اين گونه پودرها به چيزي که در سطح سيارک ها ديده ايم شباهت دارند.براي سنجش اهميت اين نيروها، اين گروه استحکام آنها را متناسب با نيروهاي گرانشي فرض کرد که بر سطح سيارک هاي کوچک وجود دارند؛ جايي که گرانش در حد يک ميليونيوم گرانش زمين است.گروه دريافت که گرانش نيرويي بي اثر براي کنار هم نگاه داشتن سنگ هايي است که روي سيارک هاي کوچک تر رصد شده اند.از بر هم کنش هاي الکترواستاتيکي نيز مي توان چشم پوشي کرد؛ به جز در قسمت هايي از سيارک که مرز بخش روشن و تاريک است.
با سرعت به اواسط قرن نوزدهم برويم، زماني که موجوديت مولکول ها بحث برانگيز بود و نيروهاي درون مولکولي از موضوعات علمي تخيلي محسوب مي شدند. رساله ي دکتري يوهانس ديدريک فن دروالس (1837-1923)توضيحي توانمند بود براي گذر بين فازهاي گاز و مايع که به صورت نيروهاي ضعيف بين مولکول هاي تشکيل دهنده نمايان شد؛ مولکول هايي که او فرض کرده بود اندازه هاي محدودي دارند (بيش از نيم قرن طول کشيد تا اين نيروها، از لحاظ کمّي، در قالب مکانيک کوانتومي و نظريه ي اتمي شناخته شدند).
نيروهاي واندروالسي (برگرفته از نام فن در والس)-يا همان برهم کنش هاي الکترواستاتيکي ضعيف بين اتمها يا مولکول هاي مجاور که از نوسانات مکان الکترون هاي درون شان ناشي مي شود-به نظر مي رسد براي ذراتي که از حدود يک متر کوچک ترند چاره ساز باشند.ميزان نيروي واندروالسي به مساحت سطوح تماس ذرات بستگي دارد؛ برخلاف نيروي گرانشي که به جرم (و در نتيجه حجم)ذره وابسته است.در نتيجه، استحکام نسبي واندروالسي در مقايسه با گرانش هرچه ذره کوچک تر مي شود افزايش مي يابد.
به اين ترتيب مي توان مثلاً رصدهاي اخير شيرس و همکارانش را توضيح داد که نشان مي دهد سيارک هاي کوچک با غبار نرمي (ماده اي که دانشمندان تصور مي کنند به سبب تابش خورشيدي پراکنده شده باشد)پوشيده شده اند.اين تحقيق همچنين مي تواند چگونگي واکنش سيارک ها به «اثر يورپ»-يا افزايش سرعت زاويه اي سيارک ها به سبب جذب تابش خورشيدي-را نيز توضيح دهد. بررسي اخير نشان مي دهد که هرچه جسم سريع تر بچرخد، خرده سنگ هاي بزرگ تر بيرون رانده مي شوند و کوچک ترها باقي مي مانند.اگر چنين سيارکي مجموعه اي از خرده سنگ ها باشد، نتيجه ممکن است تراکمي از ذرات کوچکتر باشد که با نيروهاي واندروالسي کنار هم نگه داشته شده اند.
کيت هال سپل، کارشناس سيارک ها از دانشگاه واشينگتن، از اين موضوع تحت تأثير قرار گرفته است که گروه شيرس نه تنها نيروهاي موثر در يک سيارک را تخمين زده، بلکه به اين موضوع نيز توجه کرده است که اين نيروها چگونه با تغيير اندازه ي سيارک و ذرات تغيير مي کنند.او مي گويد:«اين مقاله اي بسيار مهم است که موضوعي کليدي را درباره ي مکانيک اجسام کوچک منظومه ي شمسي و مکانيک ذرات در گرانش هاي کم بررسي مي کند.»
شيرس يادآور مي شود که آزمودن اين نظريه نيازمند انجام مأموريتي فضايي است که طي آن ويژگي هاي مکانيکي و استحکام سطح يک سيارک اندازه گيري شود.
برگرفته از universetoday.com
ماهنامه ي نجوم، ارديبهشت 1389