Tidak, ini bukan Puzzle Semesta No. 3; melainkan, ini merupakan hasil yang menarik dari karya terbaru ke dalam bentuk dan komposisi asteroid kecil yang aneh.
Gambar yang dikirim kembali dari misi luar angkasa menunjukkan bahwa asteroid yang lebih kecil bukanlah bongkahan batu yang masih asli, melainkan ditutupi oleh puing-puing yang berkisar dari batu-batu berukuran meter hingga debu seperti tepung. Memang beberapa asteroid tampaknya ruang kosong hingga 50%, menunjukkan bahwa mereka bisa menjadi kumpulan puing-puing tanpa inti padat.
Tetapi bagaimana asteroid ini terbentuk dan berevolusi? Dan jika kita harus membelokkan satu, untuk menghindari nasib dinosaurus, bagaimana melakukannya tanpa memecahnya, dan membuat bahaya jauh lebih besar?
Johannes Diderik van der Waals (1837-1923), dengan sedikit bantuan dari Daniel Scheeres, Michael Swift, dan rekan-rekannya, untuk menyelamatkan.
Asteroid cenderung berputar dengan cepat pada kapaknya - dan gravitasi di permukaan benda yang lebih kecil dapat mencapai seperseribu atau bahkan sepersejuta dari yang ada di Bumi. Akibatnya para ilmuwan bertanya-tanya bagaimana puing-puing menempel di permukaan. "Beberapa gambar yang kita miliki tentang permukaan asteroid adalah tantangan untuk dipahami menggunakan geofisika tradisional," jelas Scheeres dari University of Colorado.
Untuk sampai ke dasar misteri ini, tim - Daniel Scheeres, rekan-rekan di University of Colorado, dan Michael Swift di University of Nottingham - membuat studi menyeluruh tentang kekuatan yang relevan yang terlibat dalam mengikat puing-puing ke asteroid. Pembentukan benda-benda kecil di ruang angkasa melibatkan gravitasi dan kohesi - yang terakhir menjadi daya tarik antara molekul di permukaan material. Sementara gravitasi dipahami dengan baik, sifat kekuatan kohesif yang bekerja di reruntuhan dan kekuatan relatif mereka jauh kurang dikenal.
Tim berasumsi bahwa gaya kohesif antar butir mirip dengan yang ditemukan pada "bubuk kohesif" - yang termasuk tepung roti - karena bubuk tersebut menyerupai apa yang telah dilihat pada permukaan asteroid. Untuk mengukur signifikansi kekuatan-kekuatan ini, tim mempertimbangkan kekuatan mereka relatif terhadap gaya gravitasi yang ada pada asteroid kecil di mana gravitasi di permukaan sekitar sepersejuta di bumi. Tim menemukan bahwa gravitasi adalah kekuatan pengikat yang tidak efektif untuk batuan yang diamati pada asteroid yang lebih kecil. Daya tarik elektrostatik juga dapat diabaikan, selain di mana sebagian asteroid yang diterangi oleh Matahari bersentuhan dengan bagian gelap.
Cepat mundur ke pertengahan abad ke-19, masa ketika keberadaan molekul kontroversial, dan antar-molekul memaksa fiksi ilmiah murni (kecuali, tentu saja, bahwa tidak ada hal seperti itu). Tesis doktoral Van der Waals memberikan penjelasan yang kuat untuk transisi antara fase gas dan cair, dalam hal kekuatan lemah antara molekul konstituen, yang ia anggap memiliki ukuran yang terbatas (lebih dari setengah abad harus berlalu sebelum kekuatan-kekuatan ini dipahami , secara kuantitatif, dalam hal mekanika kuantum dan teori atom).
Gaya Van der Waals - gaya tarik elektrostatik lemah antara atom atau molekul yang berdekatan yang muncul dari fluktuasi posisi elektronnya - tampaknya melakukan trik untuk partikel yang ukurannya kurang dari satu meter. Ukuran gaya van der Waals sebanding dengan luas permukaan kontak suatu partikel - tidak seperti gravitasi, yang sebanding dengan massa (dan karenanya volume) partikel tersebut. Akibatnya, kekuatan relatif van der Waals dibandingkan dengan gravitasi meningkat ketika partikel semakin kecil.
Ini bisa menjelaskan, misalnya, pengamatan terbaru oleh Scheeres dan rekannya bahwa asteroid kecil tertutup debu halus - bahan yang menurut beberapa ilmuwan akan dijauhkan oleh radiasi matahari. Penelitian ini juga dapat memiliki implikasi tentang bagaimana asteroid menanggapi "efek YORP" - peningkatan kecepatan sudut asteroid kecil dengan penyerapan radiasi matahari. Saat tubuh berputar lebih cepat, karya terbaru ini menunjukkan bahwa mereka akan mengeluarkan batu yang lebih besar sambil mempertahankan yang lebih kecil. Jika asteroid semacam itu adalah kumpulan puing-puing, hasilnya bisa berupa agregat partikel yang lebih kecil yang disatukan oleh pasukan van der Waals.
Pakar asteroid Keith Holsapple dari University of Washington terkesan bahwa tim Scheeres tidak hanya memperkirakan kekuatan yang dimainkan oleh asteroid, tetapi juga melihat bagaimana ini bervariasi dengan asteroid dan ukuran partikel. "Ini adalah makalah yang sangat penting yang membahas masalah utama dalam mekanika tubuh kecil tata surya dan mekanika partikel dengan gravitasi rendah," katanya.
Scheeres mencatat bahwa pengujian teori ini membutuhkan misi ruang untuk menentukan sifat mekanik dan kekuatan permukaan asteroid. "Kami sedang mengembangkan proposal seperti itu sekarang," katanya.
Sumber: Dunia Fisika. "Kekuatan penskalaan ke permukaan asteroid: Peran kohesi" adalah pracetak oleh Scheeres, dkk. (arXiv: 1002.2478), dikirimkan untuk publikasi di Icarus.
