Für kleine Asteroiden, Sonnenlicht Spawns Staub (und vielleicht Tod)

Der Staub auf der Oberfläche von kleinen Asteroiden ist ein Ergebnis der extremen Temperaturverschiebungen zwischen den Perioden von Sonnenlicht und Dunkelheit – ein Zyklus von einschneidenden Veränderungen, die im Laufe der Zeit Raum Felsen brechen, sagen Wissenschaftler.

Asteroiden zu drehen, wie die Erde Temperaturschwankungen zu schaffen tut, wie ihre Seiten von Tag auf Nacht, ändern, erklärt der Forscher in einer neuen Studie. Auf kleineren Flächen können diese Änderungen ausreichen zu knacken und die Außenkanten der felsigen Körper auseinander zu brechen.

"Wie Asteroiden keine Atmosphäre haben —, die auf der Erde, mildert der Temperaturdifferenz zwischen Tag und Nacht – die Temperaturschocks können sehr stark sein," sagte Marco Delbo des Observatoriums Côte d ' Azur in Frankreich. [Die seltsamsten Asteroiden in unserem Sonnensystem]

Delbo war der Erstautor eines Experiments und nachfolgende Modell, das bestimmt, dass diese Temperaturschwankungen für tragen Weg kleine Asteroiden verantwortlich waren.

Wenn kollidieren (winzige) Felsen

Als winzige Stücke des Felsens bekannt als Meteoroiden mit dem Mond und anderen felsigen Körpern im Raum kollidieren schaffen sie eine Schicht von Staub auf der Oberfläche, das perfekt für die Aufnahme von Astronauten Fußabdrücke, unter anderem als Regolith bekannt. Staub aus die Kollision fliegt in die Luft, aber der Mond Schwerkraft ist stark genug, um es wieder an die Oberfläche zu ziehen. Regolith dominiert ebenso größere Asteroiden, die auch in der Lage ihren Staub zu behalten.

Aber felsigen Stellen pro Kilometer Breite oder kleiner haben ein Problem: ihre Schwerkraft ist nicht stark genug, um den Großteil der Staub bei einer Kollision zu halten.

Zuvor war dies kein Problem; Astronomen einfach davon ausgegangen, dass solche Asteroiden frei von Regolith waren. Aber aktuelle Weltraum-Missionen, wie NASA NEAR-Shoemaker besuchen, um den Asteroiden Eros und Japans Hayabusa Mission, Itokawa, ergab das Vorhandensein von Regolith auf noch kleinere Asteroiden, Fragen nach ihrer Entstehung.

Um festzustellen, wie die Partikel gebildet, Delbo und ein Team von Wissenschaftlern Laborversuche an zwei Arten von Meteoriten durchgeführt – eine kohligen Chondriten Probe aus Australien bekannt als der Murchison-Meteorit und einer gewöhnlichen Chondriten aus der Sahara, beide als die am nächsten zur Verfügung Entsprechungen auf ihre Art.

"Meteoriten sind das beste Beispiel von Asteroiden, die wir auf Erden haben", sagte Delbo.

Wie Meteoriten im Laufe des Tages zu drehen, erzeugen die wechselnden Temperaturen betont auf dem Felsen, die vorhandenen Risse in der Oberfläche zu erweitern.

"Risse immer präsent in jedem natürlichen Material als kleine Mängel der Struktur", sagte Delbo Space.com per e-Mail. "sie können manchmal sehr klein sein – ein Bruchteil eines Mikrons."

Wie Asteroiden knacken

Delbo und sein Team die Theorie, dass diese Spannungen die winzigen Risse verursachen sollten zu wachsen und zu expandieren. Dies würde zu einer Fragmentierung der Schnittränder mit kleinen Stücken des Gesteins Abfall vom Hauptteil führen. Diese Verwitterung auftreten, nicht nur an der Oberfläche des Asteroiden, aber auch mit kleineren Steinen, die dort sitzen, erstellen die Schicht der Regolith, die Wissenschaftler ohne die kraftvolle Wirkung gesehen habe. [NEOs: erdnahe Objekte (Video-Show)]

Um ihre Theorie zu testen, setzen Delbo und sein Team die Meteoriten-Proben in einer Klimakammer, wo sie die Tag-Nacht-Temperaturschwankungen erlebt auf der Oberfläche des erdnahen Asteroiden ausgesetzt waren.

In mehr als 400 Zyklen beobachteten die Wissenschaftler eine Zunahme der Länge und Breite von mehrere bereits vorhandene Risse in der Oberfläche der beiden Meteoriten. Die Erosion hat einen stärkeren Effekt auf die weicher Murchison Meteorit Probe, die das Team schlägt den Mangel an ähnliche kohlenstoffhaltigen Meteoriten im Raum erklären würde.

Basierend auf ihren Experimenten, stellten die Forscher, dass Temperaturzyklen Asteroiden auf etwa 1 astronomische Einheit (AU) von der Sonne mindestens 10-Mal schneller als Mikrometeoriten bricht. Die weicheren kohlenstoffhaltigen Asteroiden erleiden einen schnelleren Tod; ein 10 Zentimeter (4 Zoll) große Felsbrocken tragen im Vergleich zu den 10 Millionen Jahre es dauern würde, für Mikrometeoriten zu zerstören, sagte das Team entfernt in weniger als 1.000 Jahren.

Die Ergebnisse wurden online veröffentlicht heute (2. April) in der Zeitschrift Nature, zusammen mit einem Kommentar des Artikels von Heather Viles von der University of Oxford.

Je größer sie sind...

Kleine Meteoriten Proben waren nicht genug. Die Wissenschaftler wollten untersuchen die Auswirkungen der thermischen Fragmentierung über anderen Zyklus Zeiträume sowie festzustellen, ob solche Wirkungen ein größeren Asteroiden auseinander brechen würde. Sie schufen ein Modell der thermische Rissbildung um verschiedene Szenarien zu erkunden.

"Die Zusammenarbeit mit K.T. Rameshs Gruppe war erstaunlich", sagte Delbo, spricht von seinem Co-Autor an der Johns Hopkins University in Maryland.

Das unabhängig entwickelte Modell abgestimmt mit den Experimenten.

"Das gab uns auch Vertrauen in unsere Ergebnisse," sagte Delbo.

Das Modell ergab, dass einem Asteroiden umkreisen die Sonne auf 1 AU — die Entfernung von der Erde zur Sonne, etwa 93 Millionen Meilen (150 Millionen Kilometer) – würde seine Zentimeter Größe sehen Fragmente aufteilen um eine Größenordnung schneller aufgrund der thermischen Fragmentierung als durch Mikrometeoriten.

Da die Temperaturschwankungen in weiter Entfernung von der Sonne kleiner wachsen, thermische Fragmentierung, auf ca. 3 dominiert weiterhin AU. Bei 2,5 AU von der Sonne, der Asteroidengürtel zwischen Mars und Jupiter liegt, fällt in der Region, wo thermische Fragmentierung weiterhin dominieren. Infolgedessen sollte Asteroiden mit Umlaufbahnen näher an der Sonne mehr Regolith auf ihrer Oberfläche enthalten.

Die schnelle Rate der Zerstörung durch die Temperaturschwankungen bedeutet, dass ein 100 Meter (328 Fuß) Objekt im Orbit um 0,3, die AU in etwa 2.000 Jahren völlig untergraben würden. Zur gleichen Zeit würde ein kleiner 1 cm (2,5 Zoll) Objekt Micrometeroids mehrere Millionen Jahre dauern, um auseinander zu brechen.

Die kürzere Asteroiden Lebensdauer durch das Modell vorhergesagt sollte bedeuten, dass es eine kleinere Bevölkerung von kleinen Asteroiden im Orbit in der Nähe von Erde heute, denn es wäre, wenn Auswirkungen die dominierende Methode der Formung Regolith.

"Tagaktive Temperatur Radfahren wurde zuvor als möglicher Beitrag zur Oberflächenmodifizierung und Regolith Produktion auf Asteroiden, vernachlässigt" Viles schrieb. "Es sollte nun neben anderen Prozesse der Verwitterung Raum betrachtet werden."

Delbo und seinem Team Plan weiterhin untersuchen, wie Asteroiden durch höhere Temperaturschwankungen beeinträchtigen, das würde resultieren aus näher solar Bahnen sowie zu erkunden, welche Mineralien einen stärkeren Effekt aus den Schwankungen fühlen.

Sie untersuchen auch, wie die Verteilung der Regolith auf kleine erdnahe Asteroiden wie 101955 Bennu, das Ziel der Mission der NASA OSIRIS-REx Asteroiden betroffen ist. Geplant, um im September 2016 starten und im Oktober 2018 Bennu begegnen, verbringen das Raumschiff ein Jahr der Asteroid mapping, bevor es mit einer Oberfläche Probe zur Erde zurückkehrt, das Regolith enthält.

"OSIRIS-REx geben wichtige Hinweise wie thermische Ermüdung Werke auf kohlenstoffhaltigen Asteroiden, wir hoffen," Delbo sagte.

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