Não, não é o quebra-cabeça número 3 do universo; é um resultado intrigante de trabalhos recentes sobre formas e composição estranhas de pequenos asteróides.
Imagens enviadas de missões espaciais sugerem que asteróides menores não são pedaços de rocha intocados, mas sim cobertos de escombros que variam em tamanho, de pedras do tamanho de metros a poeira semelhante a farinha. De fato, alguns asteróides parecem ter até 50% de espaço vazio, sugerindo que poderiam ser coleções de escombros sem núcleo sólido.
Mas como esses asteróides se formam e evoluem? E se tivermos que desviar um deles, para evitar o destino dos dinossauros, como fazê-lo sem quebrá-lo e aumentar o perigo?
Johannes Diderik van der Waals (1837-1923), com uma pequena ajuda de Daniel Scheeres, Michael Swift e colegas, para o resgate.
Os asteróides tendem a girar rapidamente em seus eixos - e a gravidade na superfície de corpos menores pode ser um milésimo ou até um milionésimo do que na Terra. Como resultado, os cientistas ficam se perguntando como os escombros se agarram à superfície. "As poucas imagens que temos das superfícies de asteróides são um desafio para entender usando a geofísica tradicional", explicou Scheeres, da Universidade do Colorado.
Para chegar ao fundo desse mistério, a equipe - Daniel Scheeres, colegas da Universidade do Colorado e Michael Swift, da Universidade de Nottingham - fez um estudo minucioso das forças relevantes envolvidas na ligação de escombros a um asteróide. A formação de pequenos corpos no espaço envolve gravidade e coesão - a última sendo a atração entre moléculas na superfície dos materiais. Embora a gravidade seja bem compreendida, a natureza das forças coesivas em ação nos escombros e suas forças relativas é muito menos conhecida.
A equipe assumiu que as forças coesivas entre os grãos são semelhantes às encontradas em "pós coesos" - que incluem farinha de pão - porque esses pós se assemelham ao que foi visto nas superfícies de asteróides. Para avaliar o significado dessas forças, a equipe considerou sua força em relação às forças gravitacionais presentes em um pequeno asteróide, onde a gravidade na superfície é cerca de um milionésimo da que ocorre na Terra. A equipe descobriu que a gravidade é uma força de ligação ineficaz para rochas observadas em asteróides menores. A atração eletrostática também era insignificante, exceto quando uma parte do asteróide iluminada pelo Sol entra em contato com uma porção escura.
Retrocedendo rapidamente para meados do século XIX, um tempo em que a existência de moléculas era controversa e as forças inter-moleculares pura ficção científica (exceto, é claro, que não existia). A tese de doutorado de Van der Waals forneceu uma poderosa explicação para a transição entre as fases gasosa e líquida, em termos de forças fracas entre as moléculas constituintes, que ele assumiu ter um tamanho finito (mais de meio século passaria antes que essas forças fossem entendidas) , quantitativamente, em termos de mecânica quântica e teoria atômica).
As forças de Van der Waals - atrações eletrostáticas fracas entre átomos ou moléculas adjacentes que surgem de flutuações nas posições de seus elétrons - parecem fazer o truque para partículas com menos de um metro de tamanho. O tamanho da força de van der Waals é proporcional à área da superfície de contato de uma partícula - diferentemente da gravidade, que é proporcional à massa (e, portanto, ao volume) da partícula. Como resultado, a força relativa de van der Waals, em comparação com a gravidade, aumenta à medida que a partícula diminui.
Isso poderia explicar, por exemplo, observações recentes de Scheeres e colegas de que pequenos asteróides estão cobertos de poeira fina - material que alguns cientistas pensavam que seria expulso pela radiação solar. A pesquisa também pode ter implicações sobre como os asteróides respondem ao "efeito YORP" - o aumento da velocidade angular de pequenos asteróides pela absorção da radiação solar. À medida que os corpos giram mais rapidamente, este trabalho recente sugere que eles expulsariam rochas maiores, mantendo as menores. Se um asteróide desse tipo fosse uma coleção de escombros, o resultado poderia ser um agregado de partículas menores mantidas juntas pelas forças de van der Waals.
O especialista em asteróides Keith Holsapple, da Universidade de Washington, está impressionado que a equipe de Scheeres não só estimou as forças em jogo em um asteróide, mas também analisou como elas variam com o tamanho do asteróide e das partículas. "Este é um artigo muito importante que aborda uma questão fundamental na mecânica dos pequenos corpos do sistema solar e na mecânica de partículas em baixa gravidade", disse ele.
Scheeres observou que testar essa teoria requer uma missão espacial para determinar as propriedades mecânicas e de resistência da superfície de um asteróide. "Estamos desenvolvendo uma proposta agora", disse ele.
Fonte: Mundo da Física. "Escalar forças em superfícies de asteróides: o papel da coesão" é uma pré-impressão de Scheeres, et al. (arXiv: 1002.2478), submetido para publicação em Icarus.
