Forskare har turen att få detaljerade närbilder av asteroiderna Bennu och Ryugu som är nära jorden. Båda asteroiderna har en diamantform, av någon anledning. Varför? Fram till nu har det varit ett pussel.
Nu har ett team av forskare tagit itu med frågan och kan ha kommit fram till svaret.
Asteroider är ett pågående mål för forskning för forskare. De är rester från det ursprungliga solsystemet, material som inte sopades upp i planetbildningen. De flesta av dem är långt ut i asteroidbältet, där de är svåra att studera.
Men några av dem har undkommit bältet och kommit nära jorden. Dessa jordnära asteroider ger forskare sin bästa chans att studera dem. Rymdfarkoster har skickats till båda Ryugu och Bestämmande att samla in prover och returnera dem till jorden. Medan de var där, studerade både den japanska rymdfarkosten Hayabusa 2, som besökte Ryugu, och NASA:s OSIRIS-REx, som besökte Bennu, sina asteroidmål intensivt, inklusive insamling av detaljerade bilder.
Båda är ruinhögasteroider, vilket betyder att de är gjorda av bitar av mindre material som är sammanbundna av gravitationen, och båda är diamantformade. Båda roterar också snabbt.
Jordnära asteroiderna Bennu (l) och Ryugu (r). Båda är stenhögasteroider och båda är diamantformade. Bildkredit vänster: NASA/Goddard/University of Arizona – Public Domain. Bildkrediträtt: av ISAS/JAXA, CC BY 4.0
En grupp forskare från Okinawa Institute of Science and Technology (OIST) och Rutgers University har publicerat en artikel som förklarar asteroidernas diamantform. Tidningen heter ' Bennu och Ryugu: diamanter på himlen. 'Det har publicerats i tidskriften Granular Matter. Huvudförfattare är Dr Tapan Sabuwala från OIST.
Det faktum att de bara är löst sammanhållna, mindre bitar av material betyder att de är som granulär materia, snarare än större, monolitiska bitar av sten. Så för att studera dem och deras diamantform använde teamet av forskare sig av granulär fysikmodellering. I det här fallet hjälpte en modell av hur sandkorn flyter att förklara diamantformen.
Detta är inte det första försöket att använda modeller för att förstå asteroidernas former. Dessa modeller förlitade sig på rotation för att förklara formen, men modellerna höll inte till test.
'Tidigare modeller har tillskrivit dessa diamantformer till de krafter som orsakas av rotationen, vilket resulterade i att material drivs från polerna till ekvatorn', säger tidningsförfattaren Dr Tapan Sabuwala. 'Men när asteroiderna simulerades med dessa modeller var formen tillplattad eller asymmetrisk snarare än diamant, så vi visste att något inte stod rätt till', förklarade Dr Sabuwala i en pressmeddelande .
I pressmeddelandet som följde med studien användes sand som flödade genom en tratt som exempel. När sand hälls i bildar den en konisk form. Naturligtvis händer det mycket mer på en asteroid än på en enkel hög med sand. Gravitationskrafterna är mycket olika. 'Vi var tvungna att inkludera detta i vår modell, tillsammans med det faktum att asteroidens rotation också spelar en betydande roll,' sa Dr Sabuwala.
Till vänster är en bild av asteroiden 101955 Bennu. Till höger finns en modellerad simulering från studien. Modellen matchar tydligt asteroidens diamantform. Bildkredit: Sabuwala et al 2021.
Enligt tidningen spelade centrifugalkraften en stor roll i Bennus och Ryugus form. Det är svagare nära asteroidernas poler, så mer material samlas där. Det ger asteroiderna deras distinkta utseende. 'Vi visar att denna ansamling resulterar i ökade höjder vid polerna, medan centrifugal migration ökar höjderna vid ekvatorn. Utan denna ansamling saknar stolpar de förhöjda stolpar som är uppenbara på Ryugu och Bennu”, skriver författarna i sin tidning.
Detta arbete avviker från tidigare modeller på ett annat viktigt sätt. Det visar att asteroiderna inte bildades som en annan form för att sedan gradvis bli diamantformade. Istället bildades diamantformen när asteroiden bildades och som material ackumulerades. Asteroidernas form förändrades bara minimalt över tiden.
'Modellen bygger på principen om en kritisk vilovinkel som antas av fallande korn som avsatts på snurrande asteroider med stenhögar. Eftersom modellen drivs av avsättning, tyder våra resultat för det första på att Bennu och Ryugu fick sina karakteristiska former vid tidiga tidpunkter och för det andra att efterföljande omformning av andra effekter … kan vara minimal”, skriver de i tidningens sammanfattning.
Därefter skulle forskarna vilja titta på andra bråtehögasteroider som roterar långsammare. Dessa typer av asteroider bör bilda en mer sfäroidal form eftersom centrifugalkraften är svagare. När de minskade rotationshastigheten i sin modellering var det precis det som resulterade.
När forskarna minskade rotationshastigheten i modellerna minskade det centrifugalkraften, vilket resulterade i en mer sfäroidal form. Bildkredit: Sabuwala et al 2021.
'Vi har använt enkla koncept för hur korn flödar för att förklara hur dessa asteroider antog sina märkliga former,' sa medförfattaren professor Chakraborty vid OIST. 'Att enkla idéer kan belysa komplexa problem är för oss kanske den mest förtjusande aspekten av detta arbete.'
Mer:
- Pressmeddelande: Diamanter i skyn
- Forskning: Bennu och Ryugu: diamanter på himlen
- Universum idag: Dessa är Boulders OSIRIS- REx kommer att användas för att navigera ner till Bennus yta