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什麼原因讓狂速自轉的近地小行星不崩解?

2014/08/23 | | 標籤:

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美國田納西大學(University of Tennessee)天文學家Ben Rozitis等人研究自轉速度極端快速的近地小行星(near-Earth asteroid,NEA)(29075)1950 DA,結果發現這顆小行星之所以迄今尚未崩散,是因為受到凡得瓦力(van der Waals)的束縛。這是天文學家首度在小行星上偵測到這個作用力,並認為這個作用力或許可保護小行星受到其他小行星撞擊時也不致於整個崩解,甚至可以幫助我們的地球抵抗並度過巨型小行星撞擊事件。

先前對第29075號小行星1950 DA的研究顯示:這顆小行星是由一堆鬆散的碎石聚集而成,藉由重力和摩擦力勉強維持小行星的完整性。然而Rozitis等人卻發現這顆小行星自轉一周僅需 2.1216小時,這麼快的自轉速度下,小行星根本無法單純藉由重力和摩擦力維持不崩解,換言之,它的自轉速度已經超過密度的碎裂極限,處於一種稱為「負重力 (negative gravity)」的奇怪狀態,如果有太空人登陸1950 DA表面,如果不想辦法使用釘錨之類的東西固定自己的話,一定馬上就會被小行星的快速自轉給甩到太空中。

Rozitis等人從拍攝的熱影像和軌道漂移狀況,計算這顆小行星的熱慣量(thermal inertia)和整體密度(bulk density,或稱容積密度),結果發現微重力環境下可讓物質凝聚在一起的作用力—凡得瓦力。科學家從前就曾有理論預測小型的小行星上可能會有這種凝聚力(cohesive force),但因為這種作用力很微弱,故以前從未真正偵測到過;而Rozitis等人的研究成果,證實了這個預測是正確的,而且這種作用力很微弱,只要有個小小的外力,就足以破壞掉這個脆弱的凝聚力,所以由此可提供重要的訊息,讓科學家有新方式能避免未來可能發生小行星撞擊地球的事件。

2013年2月15日發生在俄羅斯車里雅賓斯的小行星撞擊事件,讓世人重新認知小行星撞擊地球的威脅性,並促使科學家必須刷新對此類事件的想法和應對 處理方式。從Rozitis等人的研究成果,有幾種可能的「防撞」技術,例如:利用一個大質量物體去撞擊小行星的「動力撞擊體(kinetic impactor)」方式,可能反而導致地球被撞得更慘;這是因為這樣的技術會讓小行星的凝聚力變得不穩定,無法再讓小行星聚集在一起而分裂成更多碎片, 導致地球遭受小行星撞擊的面積驟增,造成的危害更甚於單一一顆小行星的撞擊效應。這可能是小行星P/2013 R3曾發生過的狀況;哈柏太空望遠鏡(Hubble Space Telescope)在2013年和2014年捕捉到這顆小行星的分裂,或許就是被一個流星撞擊到而導致的。

此外,這項發現也給太空探索提供重要訊息,例如:歐洲太空總署(European Space Agency,ESA)羅賽達號太空船(Rosetta)現在已成功進入環繞67P/Churyumov-Gerasimenko彗星的軌道,或許未來它 會發現佈滿塵埃的彗核表面就是由這種凝聚力所支配統治呢!

Forces that hold rapidly spinning near-Earth asteroid together discovered. Science Daily [August 13, 2014]

轉載自網路天文館


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