视频:科学家们将巨大的花岗岩球撞击在一起模拟小行星碰撞

两块直径一米的石头,从起重机上悬挂下来

行星科学并非全是望远镜和光谱线。有时你需要40英尺高的起重机、一位名叫A-Ray的伙计的建议,以及一对重达2800磅的花岗岩球。字面意义上的球。

Dan Durda,科罗拉多州博尔德西南研究院的研究科学家,想验证太空岩石碰撞的力学原理,这有助于解释小行星和行星的形成。受到博尔德一个艺术水景的启发,他订购了一对直径3英尺的花岗岩球并进行了测试。

当小岩石碰撞时,它们会像台球一样互相弹开,物理学家利用数学模型将这种反弹特性外推到更大的尺度,这有助于他们研究小行星和行星形成过程。他们使用碰撞中出射速度与入射速度之比,即恢复系数。这是衡量碰撞中能量损耗程度的指标。

对于巨石来说,你可能会期望数字会发生变化,因为一些碰撞能量可能会被吸收并导致岩石破裂。但滑坡堆中存在巨石表明岩石相当坚固。Durda想测试恢复系数是否在各种尺寸的球体中都相同,以验证当前的小行星和行星模型。他需要一些大球来弄清楚。

“这涉及到我们模拟小行星或土星环中大粒子毁灭时所考虑的结果,”Durda解释道。“这对于这个社区通常的研究来说是有点出乎意料的。当你需要租用两台40吨重的起重机来进行行星科学实验时,你就做了一些不寻常的事情。”

Durda办公室附近的一个新户外购物中心有一个雕刻有花岗岩球体的水景,这引起了他的兴趣。他查阅了设计师waterfountains.com,并订购了一对直径1米的自己的花岗岩球体。他说,它们是在中国采石和加工的。

Derek Richardson

Durda的办公室位于博尔德一个相当时髦的地区——旁边的水疗中心可能会反对在外停放几周巨大的起重机——所以他把实验移到了位于德克萨斯州圣安东尼奥的西南研究院总部。他租用的两台起重机还配有操作员Alan Rawlings(又名A-Ray)和Chris Vest,他们与科学家Naor Movshovitz、Derek C. Richardson、Erik Asphaug和Alex Morgan一起,被列为Durda论文的合著者。Durda说,他对他们对他这个不寻常实验的兴趣印象深刻,并且非常感激他们关于如何固定球体和释放它们以进行适当碰撞的建议。例如,A-Ray提出了使用扎带将球体固定在一定距离,然后用钢丝钳剪断它们来释放张力的想法。

总共,研究人员以最高3.5英里/小时的速度碰撞了球体108次。请在下面的视频中观看它们的实际操作。

“以我们能够安全进行实验的速度,这个数字非常相似,”Durda说。这将有助于改进碰撞物理学的模型,从而帮助科学家们更多地了解小行星撞击、太空碎片聚集以及行星科学领域的其他问题。研究结果发表在《Icarus》杂志1月份的期刊上。

Derek Richardson

在碰撞器研究之后,Durda和同事们最终处理了这些球体,他说。他们需要相同花岗岩的小块来进行后续研究,例如检查它们的成分。

“我们没有用锤子砸它们,而是想做一些对行星科学更有用的事情,那就是进行一次高速撞击,”他说。“我们最终用大炮射击它们,并在它们的侧面制造了巨大的弹坑。”

那些实验的结果尚未公布,但Durda说他得到了一些令人惊讶的结果。

它的工作已完成,现在其中一个“死星化”的球体就坐落在SWRI的圣安东尼奥总部,它证明了科学家有时需要的奇异实验证据——以及那些花岗岩球——。

 

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丽贝卡·博伊尔是一位屡获殊荣的自由撰稿人,她撰写关于天文学、人畜共患病以及介于两者之间的各种主题的文章。她是《大西洋月刊》的特约撰稿人,她的作品经常出现在《大众科学》、《新科学家》、《FiveThirtyEight》、《连线》以及许多其他面向成人和儿童的出版物上。丽贝卡在科罗拉多州长大,离太空更近一英里,现在住在圣路易斯,靠近大陆两条最强大的河流的交汇处。

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