Low, variable cohesion between Bennu regolith particles indicated by atomic force microscopy of returned samples
La microscopia a forza atomica di particelle di regolite incontaminata dell'asteroide Bennu rivela una coesione interparticellare estremamente bassa (~1,25 nN), suggerendo che gli asteroidi carbonacei di tipo vicino alla Terra siano debolmente resistenti alla disruzione rotazionale e che le loro superfici manchino di particelle di scala millimetrica a causa di queste forze coesive minime.
Articolo originale sotto licenza CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). Questa è una spiegazione generata dall'IA dell'articolo qui sotto. Non è stata scritta né approvata dagli autori. Per precisione tecnica, consulta l'articolo originale. Leggi il disclaimer completo
Piccoli mondi rocciosi che vagano attraverso il sistema solare interno spesso sembrano cumuli di ghiaia sciolti, tenuti insieme da nulla più della propria debole gravità. Questi sono asteroidi a cumulo di detriti (rubble-pile), corpi così fragili che una rotazione delicata potrebbe teoricamente scagliare le loro pietre superficiali nello spazio. Eppure, molti di questi asteroidi ruotano sorprendentemente velocemente senza sfaldarsi, portando gli scienziati a chiedersi quale colla invisibile possa tenerli uniti. Nel vuoto dello spazio, dove non c'è aria o acqua per creare ponti appiccicosi tra i granelli, l'unica forza capace di agire sulle minuscole particelle di polvere è una sottile attrazione nota come forza di van der Waals. Questa è una debole attrazione elettromagnetica che si verifica quando gli atomi sulla superficie di una particella interagiscono brevemente con gli atomi di un'altra. Sebbene questa forza sia trascurabile per le grandi rocce, può diventare la forza dominante per i granelli microscopici, agendo potenzialmente come un cemento microscopico che stabilizza l'intero asteroide contro la spinta centrifuga della propria rotazione.
Per capire quanto sia forte questa colla cosmica, i ricercatori si sono rivolti a un dono raro: polvere e ciottoli riportati dall'asteroide Bennu dalla sonda OSIRIS-REx. A differenza dei meteoriti caduti sulla Terra, che sono spesso alterati dalla nostra atmosfera e dall'umidità, questi campioni sono rimasti incontaminati, preservando le esatte condizioni del loro mondo d'origine. Un team di scienziati ha portato questi campioni riportati in un ambiente di laboratorio specializzato e asciutto e ha utilizzato uno strumento altamente sensibile chiamato microscopio a forza atomica per misurare la forza necessaria per separare due singoli granelli. Attaccando una minuscola particella a un ago microscopico e portandola a contatto con un'altra particella su una superficie piana, potevano sentire direttamente la forza del legame tra di esse. I risultati hanno rivelato che la connessione tra i granelli di Bennu è incredibilmente debole, con una forza di distacco media di appena 1,25 nanonewton. Questa forza minuscola si traduce in una resistenza alla trazione di 0,001 pascal, un valore così piccolo da suggerire che la superficie dell'asteroide sia tenuta insieme dal minimo livello di attrazione possibile.
Le misurazioni hanno mostrato che questa debole coesione non è uniforme; varia a seconda della specifica forma, tessitura e composizione dei granelli. Alcune particelle aderivano tra loro leggermente di più rispetto ad altre, probabilmente a causa di differenze nella rugosità superficiale o nella composizione minerale, ma il quadro generale era di fragilità. Quando i ricercatori hanno confrontato questi campioni incontaminati di Bennu con meteoriti simili trovati sulla Terra, hanno riscontrato una netta differenza. I meteoriti, che erano stati esposti all'atmosfera e all'acqua terrestre, esibivano forze di coesione da due a dieci volte più forti. Questa discrepanza suggerisce che i meteoriti che studiamo nei laboratori non sono analoghi perfetti per le superfici reali degli asteroidi, poiché l'ambiente terrestre ha probabilmente alterato le loro proprietà chimiche e li ha resi più appiccicosi di quanto siano realmente nello spazio.
Queste scoperte hanno implicazioni profonde per la nostra comprensione della stabilità degli asteroidi. Poiché la forza coesiva tra le particelle di Bennu è così bassa, l'asteroide è molto più vulnerabile allo sfaldamento rotazionale rispetto a quanto previsto dai modelli precedenti. I dati suggeriscono che la debole colla tra i granelli è insufficiente per tenere insieme grandi massi su un mondo che ruota velocemente, il che aiuta a spiegare perché la superficie di Bennu sembra priva di molti piccoli sassi di dimensioni millimetriche; sono probabilmente troppo debolmente legati per sopravvivere allo stress della rotazione dell'asteroide o all'impatto dei micrometeoriti. Inoltre, lo studio indica che gli asteroidi ricchi di carbonio come Bennu sono molto meno resistenti alla disruzione rotazionale rispetto ai loro cugini rocciosi e lapidei. Questa differenza nella forza del materiale può spiegare perché vediamo meno di questi asteroidi scuri e ricchi di carbonio vicino al Sole, dove gli effetti di riscaldamento solare possono accelerare la loro rotazione fino a farli rompere. In definitiva, l'esperimento conferma che l'integrità strutturale di questi piccoli mondi dipende da un equilibrio molto delicato, dove il più tenue sussurro di attrazione atomica è l'unica cosa che impedisce ai detriti di disperdersi nel vuoto.
Sommerso dagli articoli nel tuo campo?
Ricevi digest giornalieri degli articoli più recenti corrispondenti alle tue parole chiave di ricerca — con riassunti tecnici, nella tua lingua.