Asteroid Bennu slabiji od mljevene kave

Površina asteroida Bennu pedeset je puta slabija od svježe mljevene kave — zaključak je nove studije objavljene u časopisu Nature Communications koja mijenja način na koji znanstvenici razumiju ta nebeska tijela.

Istraživači sa Sveučilišta Colorado Boulder razvili su univerzalni okvir za predviđanje čvrstoće granularnih asteroida na temelju veličine i oblika čestica koje ih čine. Paul Sánchez, glavni autor studije, i njegov tim otkrili su da je površina Bennua slabija od jednog paskala — što je iznimno niska vrijednost koja objašnjava zašto se ti asteroidi ponašaju drugačije od čvrstih stijena.

Granularni asteroidi nisu čvrste stijene

Svemirske misije posljednjih su godina otkrile da mnogi mali asteroidi, poput Bennua, Ryugua i Itokawe, nisu monolitne stijene nego labave nakupine prašine, kamenja i gromada koje drže zajedno vlastita gravitacija i slabe kohezijske sile. Ta spoznaja, poznata više od desetljeća, dosad se nije mogla u potpunosti istražiti jer su simulacije tretirale čestice kao savršene kugle — dok su stvarne čestice uglate i nepravilne.

Sánchez i njegov tim pronašli su način da u simulacije ugrade realistične oblike čestica. Umjesto simulacije cijelog asteroida, modelirali su mali dio: matricu kohezivnih čestica između dviju gromada, svaku metar široku, tvoreći most. Razvlačenjem gromada dok se most ne prekine dobiva se mjera vlačne čvrstoće.

Proveli su 78 simulacija koristeći metodu kontaktne dinamike. U nekima su čestice bile savršene kugle, u drugima poliedri rastegnuti ili spljošteni u deset različitih oblika. Veličine čestica varirale su od dva do pet centimetara.

Manje čestice, jači asteroid

Rezultati su pokazali da čvrstoća ovisi o dvjema stvarima: veličini čestica i njihovoj udaljenosti od sfernog oblika. Manje čestice proizvode jače mostove jer ih više stane u isti prostor, što znači više kontaktnih točaka koje drže strukturu zajedno.

Oblik je također važan. Dvije kugle dodiruju se u jednoj točki, dok se dvije uglate čestice mogu dodirivati duž ruba ili cijele plohe. Ti učinci mogu se međusobno poništiti — most od velikih uglatih čestica može biti jednako jak kao most od malih zaobljenih. To je ono što okvir čini univerzalnim: bilo koje mjerenje pojedinačno — veličina ili sferičnost — dovoljno je za predviđanje čvrstoće.

Primijenjen na Bennu, koristeći kohezijske sile izmjerene iz uzoraka koje je vratila misija OSIRIS-REx 2023. godine, okvir je postavio površinsku čvrstoću ispod jednog paskala. Za usporedbu, svježe mljevena kava ima čvrstoću od oko 50 paskala.

Manjak fine prašine slabi površinu

Uzrok tako slabe površine je manjak fine prašine. Ako nema dovoljno malih čestica da ispune praznine između većih zrna, nema dovoljno kohezivnih kontakata da ojačaju strukturu asteroida.

To otkriće ima izravne implikacije na planetarnu obranu. Kada NASA-ina letjelica DART udari u asteroid kako bi ga skrenula s putanje — što je testirano 2022. godine na asteroidu Dimorphos — koliko će se asteroid pomaknuti ovisi o svojstvima koja su se dosad morala pretpostavljati.

Naš okvir povezan je s veličinom čestica, raspodjelom veličina i poroznošću. Mogao bi pružiti početnu aproksimaciju vlačne i kohezijske čvrstoće asteroida — osnovnih materijalnih parametara za kodove koji simuliraju udare u asteroide, jedinu testiranu metodu za skretanje asteroida, objašnjava Sánchez.

Tim planira proširiti okvir na širi raspon veličina čestica i na unutrašnjost asteroida — dio koji dosad nijedna misija nije vidjela. A to postavlja pitanje koje izvor ne postavlja: koliko su pouzdani svi dosadašnji modeli planetarne obrane koji su se temeljili na pretpostavci da su asteroidi čvršći nego što jesu?