科学家试图解释小行星Bennu和Ryugu的独特“钻石”形状

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来自冲绳科技大学研究生院（OIST）和罗格斯大学的科学家们利用颗粒物理学的简单概念来解释两个"近地"小行星的奇特钻石形状。

小行星是围绕太阳运行的岩石体。令研究人员着迷的是，它们是由剩余的材料组成的--当太阳系在大约46亿年前形成时，没有被吸收到较大的行星中的物质。因此，它们可以揭示太阳系早期的情况和行星的形成。大多数小行星被困在小行星带中，这是木星和火星之间的一个区域。与地球的遥远距离使它们很难被研究。但是，偶尔，一颗小行星会“逃脱并漂移”到离地球更近的地方，使科学家有可能使用航天器近距离拍摄它们。

这就是发生在这两颗小行星上的事情--Bennu和Ryugu。Bennu和Ryugu都被归类为“碎石堆”小行星，这意味着它们是由许多较小的岩石材料组成的，在重力作用下松散地固定在一起。从本质上讲，它们只是一些相互作用的颗粒，就像我们海滩上的沙子。

“以前的模型将这些钻石形状归因于旋转造成的力量，这导致物质被从两极驱赶到赤道。但是当使用这些模型模拟小行星时，其形状是扁平的或不对称的，而不是钻石状的，所以我们知道有些东西是不对的，”发表在《颗粒物质》上的论文的主要作者、OIST流体力学部门的研究员Tapan Sabuwala博士解释说。“我们发现这些模型缺少一个关键因素，即材料的沉积。而一个简单的颗粒物理学模型，通常用于沙子或糖等颗粒的沉积，可以预测观察到的形状。”

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想象一下，把沙子或糖倒进一个漏斗里。不同力的混合将确保它形成一个圆锥形的堆积物。颗粒物理学家可以根据作用在颗粒上的不同力来预测这堆东西的形状。Sabuwala博士与领导该小组的 Pinaki Chakraborty教授和罗格斯大学的 Troy Shinbrot教授一起，将这些想法转移到小行星上。

Sabuwala博士解释说，在这些小行星上，与海滩上的沙堆所经历的重力相比，重力的方向是不同的。他说：“我们必须将这个因素纳入我们的模型，同时，小行星的旋转也起着重要的作用。”

因此，与地球上颗粒堆积中看到的圆锥形不同，作用在小行星上的力产生了菱形。由旋转引起的离心力在小行星的两极附近减少，导致物质在那里堆积，并造成了它们独特的高耸外观。这个模型的另一个重要区别（与以前的模型相比）是，它表明这些碎石堆小行星并不是一开始就是一个球体，然后变形为一个钻石形状。相反，在小行星形成的早期，碎石的堆积导致了钻石形状的形成，随后的任何重塑都是最小的。此外，钻石形状是在小行星形成的早期阶段铸成的这一观点，虽然与以前的模型不一致，但与最近的观测结果一致。

研究人员继续通过模拟显示这个模型的准确性，并发现模拟的小行星形成了独特的钻石形状，进一步支持他们的理论。

Chakraborty教授说：“我们已经用颗粒如何流动的简单概念来解释这些小行星是如何形成其奇特形状的。简单的想法可以解释复杂的问题，对我们来说，这也许是这项工作最令人高兴的一面。”