Due a forma di diamante, asteroidi cumuli di macerie sono stati osservati vicino alla Terra, e sono stati fotografati da veicoli spaziali senza equipaggio nel 2018 e nel 2019. Gli scienziati dell'OIST e della Rutgers University hanno utilizzato un modello semplice normalmente riservato al flusso dei grani per spiegare la loro forma insolita. In questa immagine, una fotografia di uno degli asteroidi, Bennu, è mostrato a sinistra. Sulla destra, viene mostrata una simulazione utilizzando il modello. Come si può vedere, la forma della simulazione corrisponde a quella di Bennu. Credito:Okinawa Institute of Science and Technology
Gli scienziati dell'Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University (OIST) e della Rutgers University hanno usato semplici concetti della fisica granulare per spiegare le curiose forme di diamante di due asteroidi "vicini alla Terra".
Gli asteroidi sono corpi rocciosi che orbitano attorno al sole. Ciò che li rende affascinanti per i ricercatori è che sono costituiti da materiali avanzati, la materia che non è stata assorbita nei pianeti più grandi quando si è formato il sistema solare, circa 4,6 miliardi di anni fa. Così, possono far luce sui primi giorni del sistema solare e sulla formazione dei pianeti. La maggior parte degli asteroidi è intrappolata nella cintura degli asteroidi, una regione tra Giove e Marte. Questa distanza dalla Terra li rende difficili da studiare. Ma, occasionalmente, un asteroide scapperà e si avvicinerà alla Terra, rendendo possibile fotografarli da vicino utilizzando un veicolo spaziale senza equipaggio.
Questo è quello che è successo con questi due asteroidi a forma di diamante:Bennu e Ryugu. Sia Bennu che Ryugu sono classificati come asteroidi cumuli di macerie, il che significa che sono costituiti da molti pezzi più piccoli di materiale roccioso che sono tenuti insieme in modo lasco dalla gravità. Essenzialmente, sono solo grani che interagiscono tra loro, come la sabbia delle nostre spiagge.
"I modelli precedenti hanno attribuito queste forme di diamante alle forze causate dalla rotazione, che ha portato il materiale a essere spinto dai poli all'equatore. Ma quando gli asteroidi sono stati simulati usando questi modelli, la forma era appiattita o asimmetrica piuttosto che a diamante, quindi sapevamo che qualcosa non andava, " ha spiegato il dottor Tapan Sabuwala, autore principale dell'articolo pubblicato su Materia Granulare e ricercatore nell'Unità di Meccanica dei Fluidi dell'OIST. "Abbiamo scoperto che a questi modelli mancava un ingrediente chiave, la deposizione di materiale. E un semplice modello di fisica granulare, normalmente utilizzato per la deposizione di granelli come sabbia o zucchero, potrebbe prevedere la forma osservata."
Immagina di versare sabbia o zucchero attraverso un imbuto. Un cocktail di forze diverse farà sì che formi una pila conica (come un cappello da festa). I fisici granulari possono prevedere la forma del mucchio in base alle diverse forze che agiscono sui grani. Dottor Sabuwala, insieme al professor Pinaki Chakraborty che guida l'Unità e al professor Troy Shinbrot della Rutgers University, trasferito queste idee agli asteroidi.
Il dottor Sabuwala ha spiegato come, su questi asteroidi, la gravità è orientata in modo diverso rispetto a quella sperimentata da un mucchio di sabbia sulla spiaggia. "Abbiamo dovuto tenerne conto nel nostro modello, oltre al fatto che anche la rotazione dell'asteroide gioca un ruolo significativo, " Egli ha detto.
Così, invece della forma conica vista nell'accumulo di grani sulla Terra, le forze in azione sugli asteroidi hanno prodotto forme di diamante. La forza centrifuga, causato dalla rotazione, diminuito vicino ai poli degli asteroidi, causando l'accumulo di materiale lì, e con conseguente loro aspetto elevato distintivo. Un'altra importante distinzione di questo modello (rispetto ai precedenti) è che suggerisce che questi asteroidi cumuli di macerie non sono iniziati come una sfera e si sono deformati in una forma a diamante. Piuttosto, l'accumulo di detriti ha causato la formazione della forma del diamante molto presto nella formazione dell'asteroide, e qualsiasi successivo rimodellamento è stato minimo. Per di più, l'idea che le forme di diamante siano state fuse durante le prime fasi della formazione dell'asteroide, mentre in contrasto con i modelli precedenti, è coerente con le recenti osservazioni.
I ricercatori hanno continuato a mostrare l'accuratezza di questo modello attraverso simulazioni e hanno scoperto che gli asteroidi simulati formavano la caratteristica forma a diamante, sostenere ulteriormente la loro teoria.
"Abbiamo usato concetti semplici su come scorrono i grani per spiegare come questi asteroidi abbiano assunto le loro curiose forme, " ha detto il professor Chakraborty. "Che idee semplici possono illuminare problemi complessi è, a noi, forse l'aspetto più delizioso di questo lavoro."
