|
Измерили силу сцепления фрагментов метеорита
|
|
|
|
Сила сцепления частиц астероидов влияет на микрогравитацию и может быть оценена при нескольких предположениях о размере частиц и их чувствительности к форме частиц. Приблизительно сотни килограммов материала ежедневно попадают в атмосферу Земли из космоса и фильтруются в виде мельчайших крупинок и мелкой пыли. Многие метеориты, достигающие Земли из космоса, представляют собой обломки астероидов. В новом отчете, опубликованном в журнале Science Advances, Юя Нагааши и исследовательская группа по планетологии из Университета Кобе в Японии провели измерения силы сцепления фрагментов метеорита. Сила сцепления частиц астероидов была на порядки меньше, что привело к высокой подвижности частиц поверхности астероидов, обнаруженных во время исследования космоса. Для астробиологов, интересующихся самой ранней историей Земли и Солнечной системы, эти частицы, сохранившиеся почти без изменений, предлагают важную информацию о самом раннем периоде истории Солнечной системы.
|
|
|
|
Начало формирования планет зависит от сил сцепления и сцепления между одинаковыми и разными типами частиц, которые являются ключом к пониманию эволюционных и эоловых процессов на планетах. Сила сцепления является фундаментальным фактором, влияющим на процессы коагуляции и влияет на малые тела в условиях микрогравитации. Например, она представляет собой фундаментальную силу, лежащую в основе миграции частиц из-за давления газа из космического корабля или из-за ускорения сейсмических волн в результате удара. Чтобы провести прямые измерения таких сил сцепления, Нагааши и его коллеги использовали центробежный метод и произвели фрагменты углистых хондритов Альенде и озера Тагиш с помощью двигателя и пестика и получили образцы с хорошо охарактеризованными поверхностными структурами. Команда провела измерения в вакуумных условиях или после их нагрева, чтобы наблюдать за лежащим в основе ударом.
|
|
|
Чтобы изучить форму фрагментов метеорита, Нагааши и его команда использовали оптическую микроскопию и конфокальную лазерную сканирующую микроскопию. Результаты не различали методы фрагментации и не указывали на значительную разницу в измерениях силы сцепления между фрагментами одного и того же метеорита. Однако, когда команда сравнила два типа метеоритов, они отметили, что сила сцепления осколков Альенде в несколько раз выше, чем у осколков озера Тагиш. Исследователи использовали атомно-силовую микроскопию, чтобы выявить тонкие структуры поверхности фрагментов метеорита, полученные из образцов озера Тагиш, и показали, что силы сцепления зависят от поверхностных структур в субмикронном масштабе. Когда они нагрели образцы, сила сцепления увеличилась в три-четыре раза из-за испарения водяного пара с поверхности и уменьшения состава воды, что привело к процессу пропорционального увеличения поверхностной адгезии, чтобы показать, что сцепление фрагментов метеорита зависит от топология их поверхности. Компоненты метеорита, как правило, становятся более мелкими после претерпевающих нижележащие водные изменения и более крупными после термических изменений. Обычно ученые обнаруживали силу сцепления частиц на поверхности астероидов на основе сил Ван-дер-Ваальса, пропорциональных размеру частиц.
|
|
|
|
Точки контакта между частицами зависели от соотношения сил гравитации и силы сцепления, известного как число Бонда. Ранее ученые предполагали, что сила сцепления пропорциональна размеру частиц; однако общая сила сцепления на фрагмент была меньше, что указывает на подвижность частиц на небольшом астероидном теле. Нагааши и его команда дополнительно изучили подвижность частиц в небольшом астероидном теле относительно давления, необходимого для преодоления силы гравитации и сцепления, и получили значения ниже ожидаемых. Такие доказательства переноса массы были общими для астероидов Итокава, Рюгу и Бенну, подтверждая теоретические оценки, сделанные в исследовании. Кроме того, пластическая деформация частиц может привести к большей силе сцепления, которую исследователи учитывали на астероидах, изучая внешний вид их поверхности или топологию.
|
|
|
|
Таким образом, Юя Нагааши и его коллеги исследовали и охарактеризовали силы сцепления или сцепления, лежащие в основе метеоритов или частиц астероидов. Общую модель процесса формирования Солнечной системы можно составить из свидетельств, полученных с помощью метеоритов и телескопических исследований астероидов. Описанная здесь работа сосредоточена на понимании сил сцепления и адгезии, лежащих в основе агломерации зерен в слое пыли с образованием комков, которые накапливают твердое вещество в крупномасштабных планетезималях. Такие тела со временем быстро разрастались, образуя зародыши планет. Основной пояс астероидов, расположенный между Марсом и Юпитером, представляет собой уцелевшие остатки раннего протопланетного и планетарного эмбрионального населения внутренней Солнечной системы. Метеориты, происходящие из этой популяции пояса астероидов, дают подробные сведения для измерения сил сцепления и сцепления, лежащих в основе происхождения Солнечной системы.
|
|
|
|
Источник
|
