Low, variable cohesion between Bennu regolith particles indicated by atomic force microscopy of returned samples
एस्टरॉयड बेनु (Bennu) के मौलिक रेगोलिथ कणों के एटोमिक फोर्स माइक्रोस्कोपी से अत्यंत कम अंतर-कण आसंजन (~1.25 nN) का पता चलता है, जो यह सुझाव देता है कि कार्बनयुक्त निकट-पृथ्वी क्षुद्रग्रह घूर्णन व्यवधान (rotational disruption) के प्रति बहुत कम प्रतिरोधी हैं और उनकी सतहों में इन न्यूनतम आसंजक बलों के कारण मिलीमीटर-पैमाने के कणों का अभाव है।
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आंतरिक सौर मंडल में तैरते छोटे, चट्टानी संसार अक्सर बजरी के ढीले ढेरों की तरह दिखते हैं जो केवल अपने स्वयं के कमजोर गुरुत्वाकर्षण से जुड़े होते हैं। ये 'रबल-पाइल' (मलबा-ढेर) क्षुद्रग्रह हैं, जो इतने नाजुक पिंड हैं कि एक हल्की सी स्पिन सैद्धांतिक रूप से उनकी सतह के पत्थरों को अंतरिक्ष में उछाल सकती है। फिर भी, इनमें से कई क्षुद्रग्रह आश्चर्यजनक रूप से तेजी से घूमते हैं और बिखरते नहीं हैं, जिससे वैज्ञानिक यह सोचने पर मजबूर हो गए हैं कि वह अदृश्य गोंद क्या है जो उन्हें एक साथ थामे हुए है। अंतरिक्ष के निर्वात में, जहाँ कणों के बीच चिपचिपे पुल बनाने के लिए कोई हवा या पानी नहीं है, सूक्ष्म कणों पर कार्य करने में सक्षम एकमात्र बल 'वैन डेर वाल्स फोर्स' (van der Waals force) नामक एक सूक्ष्म आकर्षण है। यह एक कमजोर विद्युत चुम्बकीय खिंचाव है जो तब होता है जब एक कण की सतह के परमाणु दूसरे के परमाणुओं के साथ क्षण भर के लिए परस्पर क्रिया करते हैं। जबकि बड़े पत्थरों के लिए यह बल नगण्य है, यह सूक्ष्म कणों के लिए प्रमुख शक्ति बन सकता है, जो संभावित रूप से पूरे क्षुद्रग्रह को उसके अपने घूर्णन के अपकेंद्रित दबाव (centrifugal push) के विरुद्ध स्थिर करने वाले एक सूक्ष्म सीमेंट के रूप में कार्य कर सकता है।
यह समझने के लिए कि यह ब्रह्मांडीय गोंद वास्तव में कितना मजबूत है, शोधकर्ताओं ने एक दुर्लभ उपहार की ओर रुख किया: ओसिरिस-रेक्स (OSIRIS-REx) अंतरिक्ष यान द्वारा क्षुद्रग्रह बेन्नू (Bennu) से वापस लाया गया धूल और कंकड़। उन उल्कापिंडों के विपरीत जो पृथ्वी पर गिरे हैं, जो अक्सर हमारे वायुमंडल और आर्द्रता द्वारा परिवर्तित हो जाते हैं, ये नमूने अपने मूल विश्व की सटीक स्थितियों को संरक्षित करते हुए अछूते रहे। वैज्ञानिकों की एक टीम ने इन वापस लाए गए कणों को एक विशेष, शुष्क प्रयोगशाला वातावरण में लिया और दो व्यक्तिगत कणों को अलग करने के लिए आवश्यक बल को मापने के लिए 'एटॉमिक फोर्स माइक्रोस्कोप' नामक एक अत्यंत संवेदनशील उपकरण का उपयोग किया। एक सूक्ष्म सुई से एक छोटे कण को जोड़कर और उसे एक सपाट सतह पर दूसरे कण के संपर्क में लाकर, वे उनके बीच के बंधन की ताकत को सीधे महसूस कर सके। परिणामों ने खुलासा किया कि बेन्नू के कणों के बीच का संबंध अविश्वसनीय रूप से कमजोर है, जिसमें औसत 'पुल-ऑफ फोर्स' (खींचने का बल) मात्र 1.25 नैनोन्यूटन है। यह सूक्ष्म बल 0.001 पास्कल के 'टेन्साइल स्ट्रेंथ' (तनन सामर्थ्य) में बदल जाता है, जो एक ऐसा मान है जो इतना छोटा है कि यह सुझाव देता है कि क्षुद्रग्रह की सतह आकर्षण के न्यूनतम संभव स्तर द्वारा जुड़ी हुई है।
मापन ने दिखाया कि यह कमजोर सामंजस्य एकसमान नहीं है; यह कणों के विशिष्ट आकार, बनावट और संरचना के आधार पर भिन्न होता है। कुछ कण दूसरों की तुलना में थोड़े अधिक चिपके हुए थे, जो संभवतः उनकी सतह की खुरदरापन या खनिज संरचना में अंतर के कारण था, लेकिन समग्र चित्र भंगुरता का था। जब शोधकर्ताओं ने बेन्नू के इन अछूते नमूनों की तुलना पृथ्वी पर पाए जाने वाले समान दिखने वाले उल्कापिंडों से की, तो उन्होंने एक बड़ा अंतर पाया। वे उल्कापिंड, जो पृथ्वी के वायुमंडल और पानी के संपर्क में आए थे, दो से दस गुना अधिक मजबूत सामंजस्य बल प्रदर्शित कर रहे थे। यह विसंगति बताती है कि जिन उल्कापिंडों का हम प्रयोगशालाओं में अध्ययन करते हैं, वे वास्तव में क्षुद्रग्रहों की सतह के सटीक प्रतिरूप (analog) नहीं हैं, क्योंकि स्थलीय वातावरण ने संभवतः उनके रासायनिक गुणों को बदल दिया है और उन्हें वास्तविक अंतरिक्ष की तुलना में अधिक चिपचिपा बना दिया है।
इन निष्कर्षों के क्षुद्रग्रहों की स्थिरता को समझने के बारे में गहरे निहितार्थ हैं। चूंकि बेन्नू के कणों के बीच का सामंजस्य बल बहुत कम है, इसलिए क्षुद्रग्रह के बिखरने की संभावना पिछले मॉडलों की तुलना में कहीं अधिक है। डेटा बताता है कि कणों के बीच का कमजोर गोंद बड़े बोल्डर (चट्टानी ढेलों) को एक तेजी से घूमने वाली दुनिया में थामे रखने के लिए अपर्याप्त है, जो यह समझाने में मदद करता है कि बेन्नू की सतह में कई मिलीमीटर आकार के छोटे पत्थर क्यों नहीं दिखते; वे संभवतः अपने घूर्णन के तनाव या सूक्ष्म-उल्कापिंडों के प्रभाव के कारण बहुत कमजोर रूप से बंधे होते हैं। इसके अलावा, अध्ययन यह संकेत देता है कि बेन्नू जैसे कार्बन-समृद्ध क्षुद्रग्रह अपने चट्टानी और पथरीले समकक्षों की तुलना में घूर्णी व्यवधान (rotational disruption) के प्रति बहुत कम प्रतिरोधी हैं। सामग्री की यह भिन्न मजबूती यह समझा सकती है कि हम सूर्य के निकट कम अंधेरे, कार्बन-समृद्ध क्षुद्रग्रह क्यों देखते हैं, जहाँ सूर्य के तापन प्रभाव उनके घूर्णन को तेज कर सकते हैं जब तक कि वे टूट न जाएं। अंततः, यह प्रयोग पुष्टि करता है कि इन छोटे संसारों की संरचनात्मक अखंडता एक बहुत ही नाजुक संतुलन पर टिकी है, जहाँ परमाणु आकर्षण की सबसे हल्की फुसफुसाहट ही मलबे को शून्य में बिखरने से रोकने वाली एकमात्र चीज है।
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