No, no es el Universo Puzzle No. 3; más bien, es un resultado intrigante del trabajo reciente sobre las formas extrañas y la composición de pequeños asteroides.
Las imágenes enviadas desde las misiones espaciales sugieren que los asteroides más pequeños no son trozos de roca prístinos, sino que están cubiertos de escombros que varían en tamaño desde rocas de un metro hasta polvo similar a la harina. De hecho, algunos asteroides parecen tener hasta un 50% de espacio vacío, lo que sugiere que podrían ser colecciones de escombros sin núcleo sólido.
Pero, ¿cómo se forman y evolucionan estos asteroides? Y si alguna vez tenemos que desviar uno, para evitar el destino de los dinosaurios, ¿cómo hacerlo sin dividirlo y hacer que el peligro sea mucho mayor?
Johannes Diderik van der Waals (1837-1923), con un poco de ayuda de Daniel Scheeres, Michael Swift y sus colegas, para el rescate.
Los asteroides tienden a girar rápidamente sobre sus ejes, y la gravedad en la superficie de cuerpos más pequeños puede ser una milésima o incluso una millonésima parte de eso en la Tierra. Como resultado, los científicos se preguntan cómo se aferran los escombros a la superficie. "Las pocas imágenes que tenemos de las superficies de asteroides son un desafío para comprender el uso de la geofísica tradicional", explicó Scheeres de la Universidad de Colorado.
Para llegar al fondo de este misterio, el equipo, Daniel Scheeres, colegas de la Universidad de Colorado y Michael Swift en la Universidad de Nottingham, realizó un estudio exhaustivo de las fuerzas relevantes involucradas en la unión de los escombros a un asteroide. La formación de cuerpos pequeños en el espacio implica gravedad y cohesión, siendo esta última la atracción entre las moléculas en la superficie de los materiales. Si bien se conoce bien la gravedad, la naturaleza de las fuerzas cohesivas que actúan en los escombros y sus fuerzas relativas es mucho menos conocida.
El equipo asumió que las fuerzas cohesivas entre los granos son similares a las que se encuentran en los "polvos cohesivos", que incluyen la harina de pan, porque estos polvos se parecen a lo que se ha visto en las superficies de los asteroides. Para evaluar la importancia de estas fuerzas, el equipo consideró su fuerza en relación con las fuerzas gravitacionales presentes en un pequeño asteroide donde la gravedad en la superficie es aproximadamente una millonésima que en la Tierra. El equipo descubrió que la gravedad es una fuerza de unión ineficaz para las rocas observadas en asteroides más pequeños. La atracción electrostática también fue insignificante, aparte de donde una porción del asteroide que está iluminada por el Sol entra en contacto con una porción oscura.
Retrocediendo rápidamente a mediados del siglo XIX, una época en que la existencia de moléculas era controvertida y las fuerzas intermoleculares eran pura ciencia ficción (excepto, por supuesto, que no existía tal cosa entonces). La tesis doctoral de Van der Waals proporcionó una explicación poderosa para la transición entre las fases gaseosa y líquida, en términos de fuerzas débiles entre las moléculas constituyentes, que asumió que tienen un tamaño finito (pasaría más de medio siglo antes de que se entendieran estas fuerzas , cuantitativamente, en términos de mecánica cuántica y teoría atómica).
Las fuerzas de Van der Waals, atracciones electrostáticas débiles entre átomos o moléculas adyacentes que surgen de las fluctuaciones en las posiciones de sus electrones, parecen hacer el truco para partículas de menos de un metro de tamaño. El tamaño de la fuerza de van der Waals es proporcional al área de superficie de contacto de una partícula, a diferencia de la gravedad, que es proporcional a la masa (y, por lo tanto, al volumen) de la partícula. Como resultado, la fuerza relativa de van der Waals en comparación con la gravedad aumenta a medida que la partícula se hace más pequeña.
Esto podría explicar, por ejemplo, las observaciones recientes de Scheeres y colegas de que los pequeños asteroides están cubiertos de polvo fino, material que algunos científicos pensaron que sería expulsado por la radiación solar. La investigación también puede tener implicaciones sobre cómo los asteroides responden al "efecto YORP": el aumento de la velocidad angular de los asteroides pequeños por la absorción de la radiación solar. A medida que los cuerpos giran más rápido, este trabajo reciente sugiere que expulsarían rocas más grandes mientras retienen las más pequeñas. Si tal asteroide fuera una colección de escombros, el resultado podría ser un agregado de partículas más pequeñas unidas por las fuerzas de van der Waals.
El experto en asteroides Keith Holsapple, de la Universidad de Washington, está impresionado de que el equipo de Scheeres no solo haya estimado las fuerzas en juego en un asteroide, sino que también ha observado cómo varían con el asteroide y el tamaño de las partículas. "Este es un documento muy importante que aborda un tema clave en la mecánica de los cuerpos pequeños del sistema solar y la mecánica de partículas a baja gravedad", dijo.
Scheeres señaló que probar esta teoría requiere una misión espacial para determinar las propiedades mecánicas y de resistencia de la superficie de un asteroide. "Estamos desarrollando tal propuesta ahora", dijo.
Fuente: Physics World. Scheeres, et al., "Imprimen fuerzas a las superficies de asteroides: el papel de la cohesión". (arXiv: 1002.2478), presentado para su publicación en Icarus.
