科學家試圖解釋小行星Bennu和Ryugu的獨特“鑽石”形狀

Bennu和Ryugu這兩顆小行星都有一個獨特的鑽石形狀，其形成讓科學家感到困惑。 現在，研究人員已經使用了一個簡單的顆粒物理模型，旨在解釋像沙子和糖這樣的顆粒的流動，來解釋這些小行星的整體形狀。他們接着用這個模型模擬了小行星，這支持了他們的假設。他們的研究表明，獨特的鑽石形狀在小行星形成的早期就很明顯，這與以前的模型不一致。

來自沖繩科技大學研究生院（OIST）和羅格斯大學的科學家們利用顆粒物理學的簡單概念來解釋兩個"近地"小行星的奇特鑽石形狀。

小行星是圍繞太陽運行的岩石體。令研究人員着迷的是，它們是由剩餘的材料組成的--當太陽系在大約46億年前形成時，沒有被吸收到較大的行星中的物質。因此，它們可以揭示太陽系早期的情況和行星的形成。大多數小行星被困在小行星帶中，這是木星和火星之間的一個區域。與地球的遙遠距離使它們很難被研究。但是，偶爾，一顆小行星會“逃脱並漂移”到離地球更近的地方，使科學家有可能使用航天器近距離拍攝它們。

這就是發生在這兩顆小行星上的事情--Bennu和Ryugu。Bennu和Ryugu都被歸類為“碎石堆”小行星，這意味着它們是由許多較小的岩石材料組成的，在重力作用下鬆散地固定在一起。從本質上講，它們只是一些相互作用的顆粒，就像我們海灘上的沙子。

“以前的模型將這些鑽石形狀歸因於旋轉造成的力量，這導致物質被從兩極驅趕到赤道。但是當使用這些模型模擬小行星時，其形狀是扁平的或不對稱的，而不是鑽石狀的，所以我們知道有些東西是不對的，”發表在《顆粒物質》上的論文的主要作者、OIST流體力學部門的研究員Tapan Sabuwala博士解釋説。“我們發現這些模型缺少一個關鍵因素，即材料的沉積。而一個簡單的顆粒物理學模型，通常用於沙子或糖等顆粒的沉積，可以預測觀察到的形狀。”

想象一下，把沙子或糖倒進一個漏斗裏。不同力的混合將確保它形成一個圓錐形的堆積物。顆粒物理學家可以根據作用在顆粒上的不同力來預測這堆東西的形狀。Sabuwala博士與領導該小組的 Pinaki Chakraborty教授和羅格斯大學的 Troy Shinbrot教授一起，將這些想法轉移到小行星上。

Sabuwala博士解釋説，在這些小行星上，與海灘上的沙堆所經歷的重力相比，重力的方向是不同的。他説：“我們必須將這個因素納入我們的模型，同時，小行星的旋轉也起着重要的作用。”

因此，與地球上顆粒堆積中看到的圓錐形不同，作用在小行星上的力產生了菱形。由旋轉引起的離心力在小行星的兩極附近減少，導致物質在那裏堆積，並造成了它們獨特的高聳外觀。這個模型的另一個重要區別（與以前的模型相比）是，它表明這些碎石堆小行星並不是一開始就是一個球體，然後變形為一個鑽石形狀。相反，在小行星形成的早期，碎石的堆積導致了鑽石形狀的形成，隨後的任何重塑都是最小的。此外，鑽石形狀是在小行星形成的早期階段鑄成的這一觀點，雖然與以前的模型不一致，但與最近的觀測結果一致。

研究人員繼續通過模擬顯示這個模型的準確性，並發現模擬的小行星形成了獨特的鑽石形狀，進一步支持他們的理論。

Chakraborty教授説：“我們已經用顆粒如何流動的簡單概念來解釋這些小行星是如何形成其奇特形狀的。簡單的想法可以解釋複雜的問題，對我們來説，這也許是這項工作最令人高興的一面。”