Los asteroides pequeños se mantienen unidos por las Fuerzas de Van der Waals

Asteroide Itokawa

Los pequeños asteroides giratorios son pilas de escombros y polvo que deberían desmembrarse, pero no lo hacen. Los astrónomos han descubierto el porqué.

¿Qué mantiene unidos a los asteroides pequeños? Con seguridad no es la gravedad, son demasiado pequeños para eso. Hoy, Daniel Scheeres y sus colegas de la Universidad de Colorado, nos iluminan con un estudio sobre las fuerzas que trabajan en estos pequeños cuerpos.

En 2005, la misión japonesa Hayabusa orbitó y aterrizó en el asteroide Itokawa, que mide apenas unos cientos de metros. (Se prevé que vuelva a la Tierra a finales de este año con una muestra de polvo del asteroide).

Las estadísticas de ritmo de giro sugieren que Ikotawa y los asteroides similares son pilas de escombros que se mantienen unidos por la gravedad a escalas de 150 metros o más. Pero las rocas menores deberían desmembrarse en el espacio con este ritmo de giro.

Pero esto es lo que crea el misterio. Las imágenes de Hayabusa demuestran que a escalas menores, Itokawa es poco más que una colección de rocas y polvo. Si no es la gravedad lo que supera a las fuerzas centrípetas implicadas, ¿qué mantiene unido a Itokawa?

Los astrónomos han sabido desde hace tiempo que las fuerzas implicadas tienen que ser grandes: varias simulaciones han demostrado que incluso pequeñas fuerzas cohesivas pueden estabilizar a las pilas giratorias de escombros en entornos de baja gravedad.

De las distintas posibilidades, las principales que han estudiado los astrónomos so la presión de radiación del Sol, las fuerzas electrostáticas y de fricción entre el polvo ionizado (que son responsables de la levitación del polvo en la Luna y muy probablemente de su separación).

El objetivo del último trabajo de Scheeres y compañía es “realizar un estudio de las fuerzas relevantes conocidas que actúan sobre granos y partículas, fijar su forma analítica y constantes relevantes para el entorno espacial, y considerar la escala relativa de fuerzas entre sí”.

Scheeres y sus colegas demuestran que ninguno de los sospechosos habituales es el culpable. En lugar de esto parece que los pequeños asteroides se mantienen unidos por las Fuerzas de Van der Waals.

Esto tiene dos implicaciones interesantes. Primero, para la evolución de los asteroides. Los investigadores sugieren que los asteroides giratorios gradualmente arrojan rápidamente las rocas grandes y terminan como pilas de escombros unidas por las Fuerzas de Van der Waals. Esto puede ayudar a explicar la distribución del tamaño de los asteroides.

Segundo, este proceso puede también explicar, al menos en parte, la formación de anillos planetarios tales como los de Saturno que están hechos casi exclusivamente de cuerpos pequeños.

Si Scheere y sus colegas están en lo cierto, sus conclusiones llevarán a una significativa reevaluación de las propiedades de superficie de los asteroides, por no mencionar la estructura y evolución de los anillos planetarios. No es moco de pavo.


Artículo de Referencia: arxiv.org/abs/1002.2478: Scaling Forces To Asteroid Surfaces: The Role Of Cohesion

Fecha Original: 16 de febrero de 2010
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Comments (6)

  1. Interesante artículo que, incide en fuerzas que conocemos bien y aunque nunca eas fácil aventurarse en el universo de lo muy pequeño, y menos poder hablar de ello, el tema que nos trae el presente artículo es sugestivo y nos alienta a querer saber, en los secretos derl Universo que afectan a esos pequeños cuerpos que tan abundante son en el Cosmos.

    No siempre se han comprendido bien las fuerzas de la Naturaleza y, es que, además de la Gravedad de Newton y Einstein que actúan sobre los objetos pesados, existen otras fuerzas que lo hacen sobre minúsculos cuerpos de materia y que, como nos dicen arriba, los mantiene unidos evitando la desmebración.

    Un viaje al mundo de lo pequeño no siempre es sencillo y, en ese ámbito podemos encontrar fuerzas implicadas y fenómenos presentes que nada tienen que ver con nuestra vida normal, esa vida cotidiana que nos lleva a creencias de lo que el munso es que, no siempre son como pensamos que son.

    Cuando trabajamos con objetos muy pequeños, las cosas son diferentes, el arriba y abajo no significa lo mismo que para nosotros. Para ellos, la tensión superficial del agua es mucho más importante que la fuerza de Gravedad. Basta obervar que la tensión superficial es la fuerza que da forma a una gota de agua y comparar el tamaño de esa gota (por ejemplo) con seres unicelulares, nos daremos cuenta de la importancia tan grande que dicha tensión de la gota puede tener para seres que viven en esas escalas, de la misma manera, lo es para infinitesimales objetos como los pequeños asteroides de que nos habla el aertículo comentado.

    La tensión superficial es uan consecuencia de que todas las moléculas y los átomos se atraen unos a otros con una fuerza que nosotros llamamos fuerza de Van der Waals. Esta fuerza tiene un alcance muy corto. Para ser precisos, diré que la intensidad de esta fuerza a una distancia r es aproximadamente proporcional a 1/r². Esto significa que si se reduce la distancia entre dos átomos a la mitad, la fuerza de Van der Vaals con la que se atraen uno a otro se hace 2x2x2x2x2x2x2x=128 veces más intensa.

    Cuando los átomos y las moléculas se acercan mucho unos a otros quedan unidos fuertemente a través de esta fuerza. Johannes Diderik van der Vaals (1837-1923) se graduó en 1873 en Leiden con una tesis que le haría famoso (La continuidad del estado líquido y gaseoso) y, en esa época, la existencia de moléculas y átomos no estaban totalmente aceptadas pero, van der Vaalls demostró que, las fuerzas que después llevaron su nombre estaban allí presentes y que las partículas ocupan cierto volumen en el espacio y que en cuanto se separan suficientemente unas de otras, se atraían.

    Ese es, al fin y al cabo, el hecho que dicen haber descubierto Daniel Sheere y su equipo, lo cual, estábien para recordar que, muchas de las cosas que se (re) descubren, ya eran conocidas.

    Estas enseñanzas las obtuve leyendo a Gerard ´t Hooft, un premio Nobel de Física al que siempre le estaré enormemente agradecido por haberme introducido en el fascinante mundo de las partículas a las que antes de él, no llegaba a comprender.

  2. [...] Ciencia Kanija » Los asteroides pequeños se mantienen unidos por … [...]

  3. [...] traducido y posteado en Ciencia Kanija, el original se publicó en Technology [...]

  4. Jurl

    Moco de pavo, no: es una revolución total. La verdad, sin ver las cifras es difícil de creer. Y, por cierto, ya tenemos un link directo entre la MC y la gravedad xD,

  5. Leviatán

    A mi me suena de algo … ¿ este no juega en el Real Madrid ? :-)

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