Az Itokawa kisbolygó felszíne és a brazil dió-hatás kapcsolata

156

Milyen kapcsolat lehet az Itokawa földközeli kisbolygó felszíne és a brazil dió-hatás között? Egy nemzetközi kutatócsoport arra a következtetésre jutott, hogy ezen a hatáson kívül még egy másik folyamat is kell a kis aszteroid felszínén megfigyelt kisebb és nagyobb törmelék darabok méret és hely szerinti eloszlásának magyarázatához.

A 25143 Itokawa földközeli kisbolygót 2005-ben a japán Hayabusa (“Sólyom”) űrszonda közvetlen közelről vizsgálta és a felszínéről anyagmintát hozott a Földre visszatérő egysége. Az űrszondát a JAXA (Japan Aerospace Exploration Agency) fejlesztette ki és a korábbi neve MUSES-C volt, majd később Hayabusa lett az elnevezése.

Egy földközeli kisbolygó és annak anyagának tanulmányozása alapvető fontosságú a földközeli kozmikus környezetünk megismerése szempontjából, sőt, ezen kívül többféle gyakorlati jelentősége is lehet, mint például esetleg a jövőben egy veszélyes kisbolygó eltérítése, vagy aszteroidák felszínén kutatóbázisok telepítése vagy akár űrbányászat területén.

Fontos azt kihangsúlyozni, hogy ma nem ismerünk olyan konkrét természetes kis égitestet, amely veszélyes lenne bolygónkra, de csak idő kérdése, hogy lehet majd ilyen. Tehát nem férhet kétség ahhoz, hogy fontos felkutatni és tanulmányozni a földközeli kis égitesteket.

Az alábbi képen a művész elképzelése szerint így nézhetett ki az űrszonda és a kisbolygó együtt.

20170315_Itokawa_kisbolygo_brazil_dio-hatas_1
A japán Hayabusa-űrszonda a 25143 Itokawa kisbolygó közelében a művész elképzelése szerint (kép: ISAS/JAXA).

Mit tudtunk meg az Itokawa aszteroid főbb jellemzőiről? Az Itokawa egy S-típusú kisbolygó, ami a színképe alapján szilikátos összetételt jelent. Az aszteroid többi fontos fizikai jellemzőjét a Hayabusa-szonda helyszíni megfigyelési adataiból sikerült pontosabban meghatározni. A kissé görbült “banán” vagy “kifli” alakú kis égitest tengelyeinek hossza 535 és 209 méter, tömege 3,51 x 1010 kilogramm (35,1 millió tonna). Az átlagos sűrűsége 1,9 ± 0,13 gramm köbcentiméterenként. Az aszteroid tengelykörüli forgási periódusa 12,132 óra.

Az Itokawa aszteroidáról közelről készített képek elemzése még ma is új, érdekes felfedezésekhez vezet.

A Hayabusa közeli felvételei megmutatták, hogy az Itokawa felszínét kisebb-nagyobb “kavicsok”, “tömbök” borítják, sőt egy egészen simának látszó, finom szemcsékből (“homokból”) álló területei is vannak. Az alábbi kép az Itokawa kisbolygóról közelről készült felvételek egyike, amelyen jól látszanak a különböző méretű “kavicsok” és “tömbök”, valamint a viszonylag sima. kis méretű szemcsékkel borított területek is.

20170315_Itokawa_kisbolygo_brazil_dio-hatas_2
A japán Hayabusa-űrszonda által a 25143 Itokawa kisbolygóról 2005-ben közelről készített képfelvételek egyike. A felszínen a kisebb szemcsés, kavicsos és nagyobb tömbökkel borított területek jól láthatók. A kisbolygó északi forgási pólusa a képen lent van a testen (kép: ISAS/JAXA).

A Hayabusa felvételein az is látszk, hogy a nagyobb tömbök az aszteroid a felszínen a “felföldeken”, a kisebbek a síkságokon, “alföldeken” vannak.

Az Itokawa felszínén a nagyobb és kisebb tömbök, kavicsok elkülönülési mechanizmusának magyarázatával kapcsolatos közlemény az Okinawai  Műszaki Egyetem (OIST) tudományos hírei között jelent meg 2017, március 7-én. A hír szerint egy nemzetközi kutatócsoport a japán Okinawai Tudomány és Műszaki Egyetemen (Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University, röv. OIST), illetve az amerikai Rutgers Egyetemen (állami egyetem, New Brunswick, New Jersey állam) Troy Shinbrot professzor vezetésével azt vizsgálta, hogyan alakulhatott ki az Itokawa kisbolygó felszíne, miért van sok nagy méretű tömb, “szikladarab” a kis égitest felszínén és hely szerint miért ott találhatók, ahol a Hayabusa-szonda közeli felvételein láthatók.

Az Itokawa kisbolygót ért becsapódások alakították a kis égitest felszínét és a becsapódási rengések és az aszteroid gravitációja a kisebb törmeléket “kavicsokat” az égitest belseje felé mozgatta, de a nagyobb tömbök a felszínen vagy annak közelében gyűltek össze. Ez a földi brazil dió-effektusként ismert hatás, amikor a gyümölcs kisebb szemcse darabja lesüllyednek, a nagyobbak pedig fent maradnak egy edényben, amikor rázkódásnak vannak kitéve. A brazil dió-hatás megmagyarázza ugyan a függőleges irányú méret szerinti elkülönülést, de nem ad magyarázatot arra, hogy az Itokawa felszínén oldal irányban miért különülnek el a nagyobb tömbök és a kisebb kavicsok és alkotnak külön-külön durva, illetve sima területeket.

Az oldal irányú nagyobb-kisebb méretű tömbök, kavicsok, finomabb szemcsék elkülönülését az alábbi ábra segítségével lehet megmagyarázni.

20170315_Itokawa_kisbolygo_brazil_dio-hatas_3
A kisbolygó felszíne mentén (oldal irányban) a méret szerinti elkülönülést magyarázza az, ha egy kis szemcse vagy kavics egy nagyobb tömbbe csapódik, onnan visszaverődik és a kis égitest egy adott helyén összegyűlik (bal oldalon), de ha a kavics egy kisebb-nagyobb tömbökből felépült “kőrakásba”, “kavics-halomba”, “kőhalomba” érkezik, akkor onnan már nem pattan vissza és a kavicsok, valamint a finom szemcsék ott gyűlnek össze (kép: OIST).

A kutatócsoport kísérletekkel és számítógépi szimulációkkal is modellezte, hogyan különültek el a kisbolygó felszínén a nagyobb és kisebb törmelékekből álló területek. A kísérletek és számítógépes szimulációk egybehangzó eredményei szerint a kisebb szemcsés, kavicsos és nagyobb tömbökkel borított területek kialakulásában nem csak a brazil dió-hatás, hanem az oldal irányú méret szerinti elkülönülés folyamata is szerepet kapott.

A kísérletek és számítógépes modellek szerint az oldal irányú elkülönülésnek az az oka, hogy ha például egy nagyobb tömbbe egy kisebb kavics vagy szemcse csapódik, a becsapódó kavics a céltárgyról visszapattan és a ferde hajítás törvényei szerint (ballisztikusan) továbbrepül és a kisbolygó egy adott területén éri el a felszínt, ahol a hasonló méretű szemcsék, kavicsok felgyülemlenek. Tehát az Itokawa és a többi, hasonló kisbolygó felszínének alakításában a ballisztikus méret szerinti elkülönülés mechanizmusa játszhat jelentős szerepet az egyébként a becsapódási rengések során működő brazil dió-hatás mellett.

A brazil dió-effektust egyébként a következő kép szemlélteti földi körülmények között egy tálban megrezgetett dió darabok esetében.

20170315_Itokawa_kisbolygo_brazil_dio-hatas_4
A brazil dió-effektus következtében az üveg tálban összerázott dió a kisebb szemcséi (dió-darabok) alul, a nagyobb szemcsék pedig felül helyezkednek el.

Egyébként az Itokawa egy Apollo pálya-típusú földközeli kisbolygó, amelyet 1998. szeptember 26-án fedeztek fel a LINEAR (Lincoln Near-Earth Asteroid Research) égbolt átvizsgáló kutatóprogramja keretében, amely a naprendszer Nap körül keringő kis égitestjeinek – kisbolygók, üstökösök felkutatására irányul. Az aszteroid a nevét Hideo Itokawa (1912-1999) japán rakéta fejlesztés és űrprogram úttörőjének emlékére kapta. Az Itokawa napkörüli pályájának fél-nagytengely 1,324 CsE, napközelben 0,953 CsE-re, naptávolban pedig 1,695 CsE-re jár a Naptól. A pályája excentricitása 0,280, pályahajlása a földpálya (ekliptika) síkjához 1,62 fok, napkörüli keringési ideje 1,52 év (556,355 nap).

A földközeli kisbolygók űrszondákkal közvetlen közelről történő vizsgálata most előtérbe került: a 101955 Bennu földközeli kisbolygóhoz már úton van a NASA OSIRIS-REx űrszondája, valamint a JAXA Hayabusa 2 szodája a 162173 Ryugu szintén földközel Apollo aszteroidhoz tart. Így az Itokawa kisbolygó felszínének kialakulásáról szóló mostani felfedezés következményeként számolni kell azzal, hogy a hasonló többi aszteroid felszíne is hasonlóan nézhet ki. Ezt számításba kell majd venni a felszni anyagmintavételnél, illetve a felszíni leszállóegységek, járművek és emberes aszteroid-missziók programjának technikai tervezésében és kivitelezésében.

A hír megjelenését a GINOP-2.3.2-15-2016-00003 “Kozmikus hatások és kockázatok” projekt támogatta.

Forrás:

Az Itokawa aszteroid felszínén méret-szerint rendezettek a tömbök (OIST, 2017.03.07.)

 

Kapcsolódó internetes oldalak:

Hozzászólás

hozzászólás