Het oppervlak van asteroïde Bennu is 50 keer zwakker dan gemalen koffie

In dit artikel:

Kleine asteroïden zoals Bennu, Ryugu en Itokawa lijken massieve rotsblokken, maar bestaan vaak uit los puin van stof, stenen en keien. Dat materiaal wordt bijeengehouden door zwaartekracht en zwakke cohesiekrachten tussen de korrels. Een nieuwe studie van onderzoekers onder leiding van Paul Sánchez van de University of Colorado Boulder laat zien dat de sterkte van zo’n puinhoop goed kan worden voorspeld aan de hand van de grootte en vorm van de korrels.

De onderzoekers bouwden geen volledige asteroïde na, omdat het simuleren van alle afzonderlijke deeltjes te veel rekenkracht vraagt. In plaats daarvan modelleerden ze een brug van cohesieve korrels tussen twee rotsblokken van een meter groot. In 78 simulaties varieerden ze de korrelgrootte en gebruikten ze tien vormen, van vrijwel ronde bolletjes tot langwerpige en hoekige deeltjes. De korrels waren twee tot vijf centimeter groot.

Kleinere korrels bleken sterkere bruggen te vormen, omdat er meer deeltjes en contactpunten in dezelfde ruimte passen. Ook onregelmatige korrels versterken de structuur: ze kunnen elkaar langs randen of vlakken raken, dichter worden opeengepakt en de hoeveelheid lege ruimte verkleinen. De vorm en grootte kunnen elkaar deels compenseren; een brug van grote, hoekige korrels kan ongeveer even sterk zijn als een brug van kleinere, rondere korrels.

De uitkomsten verklaren ook waarom sommige kleine asteroïden sneller kunnen draaien dan grotere objecten. Voor grote asteroïden bepaalt hun zwaartekracht een rotatiegrens van ongeveer 2,4 uur. Bij objecten kleiner dan 150 meter is de zwaartekracht veel zwakker, waardoor cohesiekrachten tussen korrels de structuur extra kunnen stabiliseren.

Toegepast op Bennu voorspelt het model een oppervlaktesterkte van minder dan één pascal, in overeenstemming met onafhankelijke schattingen en met metingen aan de in 2023 teruggebrachte OSIRIS-REx-monsters. Bennu is daarmee ongeveer vijftig keer zwakker dan een cilinder van versgemalen koffie. Dat komt waarschijnlijk doordat er op het oppervlak te weinig fijn stof is om de ruimtes tussen grotere korrels op te vullen.

De resultaten kunnen belangrijk zijn voor planetaire verdediging. De trek- en cohesiesterkte van een asteroïde zijn nodig om te voorspellen wat er gebeurt bij een inslag van een ruimtevaartuig. De onderzoekers willen hun model uitbreiden naar meer korrelgroottes en naar het binnenste van asteroïden, dat nog nooit rechtstreeks door een ruimtemissie is onderzocht.