新研究揭示愛(ài)麗絲仙境物理學(xué)

由科羅拉多大學(xué)博爾德分校領(lǐng)導(dǎo)的這項(xiàng)研究揭示了愛(ài)麗絲仙境物理學(xué)，它控制著小行星貝努鳥(niǎo)表面附近的重力。

這一新發(fā)現(xiàn)是美國(guó)宇航局起源、光譜解釋、資源識(shí)別和安全-風(fēng)化層探索者(OSIRIS-REx)任務(wù)背后的團(tuán)隊(duì)今天發(fā)表的一系列論文的一部分。他們是在2018年12月3日OSIRIS-REx第一次見(jiàn)到貝努鳥(niǎo)的三個(gè)月后來(lái)到這里的。

從那以后，飛船已經(jīng)繞著小行星繞了幾十圈，大約和帝國(guó)大廈一樣高，并從大約一英里的距離繞過(guò)了貝努鳥(niǎo)。“那些早期的電路讓科學(xué)家們對(duì)這塊神秘的巖石有了新的認(rèn)識(shí)，”該項(xiàng)任務(wù)的無(wú)線電科學(xué)團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人、科羅拉多大學(xué)博爾德分校的丹尼爾舍爾斯說(shuō)。

例如，在自然天文學(xué)的研究中，他的團(tuán)隊(duì)報(bào)告了小行星的質(zhì)量：令人印象深刻的730億公斤。

但是舍爾斯和他的同事們也在努力開(kāi)發(fā)小行星重力圖。他們的發(fā)現(xiàn)表明，貝努鳥(niǎo)存在于兩種相互競(jìng)爭(zhēng)的力量之間的微妙平衡中，這是小行星瘋狂旋轉(zhuǎn)的結(jié)果。貝努鳥(niǎo)每四小時(shí)完成一次完整的革命。

此外，舍爾斯說(shuō)，這些力量可能在小行星的長(zhǎng)期演化中發(fā)揮重要作用，并有可能消亡。

“當(dāng)你旋轉(zhuǎn)這個(gè)家伙時(shí)，你會(huì)在重力和離心加速度之間形成一場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，這將試圖讓你失望，”安和HJ斯梅德航空工程科學(xué)系的杰出教授謝雷斯說(shuō)。領(lǐng)導(dǎo)無(wú)線電科學(xué)團(tuán)隊(duì)的任務(wù)。

為了研究這些力，Scheeres和他的同事使用OSIRIS-REx的導(dǎo)航儀器來(lái)測(cè)量小行星對(duì)航天器施加的微小拖輪。

他們挖出的東西超出了他們的預(yù)期。根據(jù)該小組的計(jì)算，貝努鳥(niǎo)赤道周圍的區(qū)域被一種叫做旋轉(zhuǎn)羅氏葉的引力特性所困，這是科學(xué)家們?cè)谛⌒行巧蠜](méi)有清楚觀察到的。

實(shí)際上，這個(gè)功能變得很奇怪。例如，如果你站在貝努鳥(niǎo)羅氏葉的邊界內(nèi)，踩在香蕉皮上滑倒，那么不會(huì)發(fā)生太多事情——你會(huì)被耳垂夾住，倒回水中。

“然而，如果你在羅氏葉片外面，在香蕉皮上滑倒，你會(huì)滾到赤道上，”Scheeres說(shuō)?！澳憧梢垣@得足夠的能量，這樣你就可以從赤道滾下來(lái)，然后進(jìn)入軌道，然后進(jìn)入太空。”

這聽(tīng)起來(lái)像是劉易斯卡羅爾能夠欣賞的那種環(huán)境。但他補(bǔ)充說(shuō)，這對(duì)貝努鳥(niǎo)的生活也很重要。

這是因?yàn)殡S著時(shí)間的推移，太陽(yáng)輻射導(dǎo)致貝努鳥(niǎo)自轉(zhuǎn)越來(lái)越快。隨著小行星旋轉(zhuǎn)得越來(lái)越快，它的羅氏葉片也可能會(huì)收縮，這也是將貝努鳥(niǎo)聚集在一起的力量。

“隨著羅氏葉片在赤道附近變得越來(lái)越窄，這顆小行星更有可能失去物質(zhì)，”Scheeres說(shuō)?！暗侥壳盀橹?，這種物質(zhì)已經(jīng)被重力困住了，但在某個(gè)時(shí)刻，如果小行星繼續(xù)以更快的速度旋轉(zhuǎn)，那么你就會(huì)從懸崖上掉下來(lái)。”

換句話說(shuō)，貝努鳥(niǎo)可能正在被遺忘的過(guò)程中。

航空航天工程助理教授、這項(xiàng)新研究的合著者杰伊麥克馬洪(Jay McMahon)表示，理解這些物理問(wèn)題對(duì)于先進(jìn)的OSIRIS-REx的科學(xué)使命也是如此。

他解釋說(shuō)，2020年，任務(wù)科學(xué)家將把OSIRIS-REx推離貝努鳥(niǎo)幾英尺，并使用航天器的可伸縮臂從地面收集材料樣本。為了安全地做到這一點(diǎn)，他們需要了解內(nèi)部和外部的巖石物理。

麥克馬洪說(shuō)：“你需要知道航天器運(yùn)行的引力場(chǎng)，這可以真正實(shí)現(xiàn)所有其他科學(xué)。

“當(dāng)你去一個(gè)新世界時(shí)，你會(huì)對(duì)它的外觀有所了解，”Scheeres說(shuō)?！叭缓竽阏娴娜チ四抢?，你可以開(kāi)始比較你認(rèn)為與現(xiàn)實(shí)相似的東西。”

亞利桑那大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)OSIRIS-REx的科學(xué)運(yùn)行，它是由位于科羅拉多州的洛克希德馬丁航天公司建造的。美國(guó)宇航局負(fù)責(zé)馬里蘭州戈達(dá)德太空飛行中心的整體任務(wù)。

這項(xiàng)新研究的共同作者包括CUBOLD的研究生Andrew French和Daniel Brack，以及CUBOLD科羅拉多天體動(dòng)力學(xué)中心的高級(jí)研究員PaulSnchez。平原誠(chéng)司、斯特法恩范沃爾、杰森倫納德、高橋優(yōu)、耶魯安吉雷爾特、皮特安特里安、多蘭海史密斯、邁克莫羅和博別爾豪斯也為本文撰稿。

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