Som majskärnor som poppar i en stekpanna, kan små dammkorn hoppa runt på ytan av asteroider, enligt en ny studie från fysiker vid CU Boulder.

Den popcornliknande effekten kan till och med hjälpa till att städa upp mindre asteroider, vilket gör att de tappar damm och ser grova och knaggliga ut från rymden.

Forskarna publicerade sina resultat den 11 juli i tidskriften Nature Astronomy . Deras resultat kan hjälpa forskare att bättre förstå hur asteroider ändrar form över tid – och hur dessa kroppar migrerar genom rymden, och ibland för dem farligt nära jorden, säger Hsiang-Wen (Sean) Hsu, medförfattare till studien.

"Ju mer finkornigt material, eller regolit, dessa asteroider förlorar, desto snabbare migrerar de", säger Hsu, en forskarassistent vid Laboratory for Atmospheric and Space Physics (LASP) vid CU Boulder.

Forskningen började med några nyfikna bilder.

År 2020 reste en NASA-rymdfarkost vid namn OSIRIS-REx mer än 1 miljard miles för att träffa asteroiden (191055) Bennu, som är ungefär lika hög som Empire State Building. Men när rymdfarkosten anlände hittade forskarna inte vad de förväntade sig:Asteroidens yta såg ut som grovt sandpapper, inte slät och dammig som forskare hade förutspått. Det fanns till och med stenblock lika stora som hus och lastbilar utspridda över dess yttre.

Nu har Hsu och hans kollegor använt datorsimuleringar, eller modeller, och laboratorieexperiment för att utforska det pusslet. Han sa att krafter som liknar statisk elektricitet kan sparka bort de minsta dammkornen, vissa inte större än en enda bakterie, från asteroiden och ut i rymden - och lämnar bara större stenar bakom sig.

Bennu är inte ensam, sa studiens medförfattare Mihály Horányi.

"Vi inser att samma fysik förekommer på andra luftlösa kroppar som månen och till och med Saturnus ringar", säger Horányi, forskare vid LASP och professor i fysik vid CU Boulder.

Bennu och Ryugu

Asteroider kan se ut som om de är frusna i tiden, men dessa kroppar utvecklas under hela deras livstid.

Hsu förklarade att asteroider som Bennu ständigt snurrar, vilket exponerar deras ytor för solljus, sedan skugga och solljus igen. Den oändliga cykeln av uppvärmning och kylning belastar de största stenarna på ytan, tills de oundvikligen spricker.

"Det händer varje dag, hela tiden," sa Hsu. "Du kommer att erodera en stor bit av sten till mindre bitar."

Det är därför, innan forskare anlände till Bennu, förväntade sig många att den skulle vara täckt av dammar av slät sand - lite som hur månen ser ut idag. Ungefär samtidigt 2020 landade ett japanskt rymduppdrag på en andra liten asteroid vid namn Ryugu. Teamet hittade en lika grov och klippig terräng.

Hsu och hans kollegor var misstänksamma.

Sedan 1990-talet har forskare vid LASP använt vakuumkammare i labbet för att undersöka de märkliga egenskaperna hos damm i rymden, inklusive en bedrift som de kallar "elektrostatisk luftning". Studiens huvudförfattare Xu Wang förklarade att när solens strålar badar små dammkorn börjar de ta upp negativa laddningar. Dessa laddningar kommer att byggas tills partiklarna plötsligt brister isär, som två magneter som stöter bort varandra.

I vissa fall kan dessa dammkorn hoppa iväg med hastigheter på mer än 20 miles per timme (eller mer än 8 meter per sekund).

"Ingen hade någonsin övervägt denna process på ytan av en asteroid tidigare", säger Wang, en forskarassistent vid LASP.

Liten asteroid, stor asteroid

För att göra det, gjorde forskarna, inklusive tidigare CU Boulder-studenter Anthony Carroll och Noah Hood, en serie beräkningar som undersökte regolitens fysik på två hypotetiska asteroider. De spårade hur damm kunde bildas och hoppade sedan runt över hundratusentals år. En av dessa falska asteroider var ungefär en halv mil tvärs över (liknande i storlek som Ryugu) och den andra flera mil bred (närmare i diameter stora asteroider som Eros).

Den storleken gjorde skillnad. Enligt lagets uppskattningar, när dammkorn hoppade på den större asteroiden, kunde de inte få tillräckligt med hastighet för att bryta sig loss från dess gravitation. Detsamma gällde inte på den mindre, Ryugu-liknande asteroiden.

"Gravitationen på den mindre asteroiden är så svag att den inte kan hålla tillbaka flykten," sa Hsu. "Den finkorniga regoliten kommer att gå förlorad."

Den förlusten kommer i sin tur att utsätta asteroidernas yta för ännu mer erosion, vilket leder till ett stenrikt landskap som vetenskapsmän som finns på Ryugu och Bennu. Inom flera miljoner år var faktiskt den mindre asteroiden nästan helt rensopad från fint damm. Den Eros-liknande asteroiden förblev dock dammig.

Hsu noterade att den här skrubbningseffekten kan hjälpa till att ge små asteroiders banor ett knuff. Han förklarade att asteroider migrerar eftersom solens strålning trycker på dem långsamt över tiden. Baserat på tidigare forskning av andra forskare misstänker han att asteroider täckta av stenblock kan röra sig snabbare än de som har ett dammigare utseende.

Han och hans kollegor kan snart få fler bevis för att backa upp sina beräkningar. Om mindre än 3 månader kommer ett NASA-uppdrag som kallas Double Asteroid Redirection Test (DART) att besöka ett par mindre asteroider – och Hsu kommer att titta för att se hur dammiga de är.

"Vi kommer att ha nya ytbilder för att testa vår teori," sa han. — Det är skönt för oss, men också lite nervkittlande. + Utforska vidare

NASAs rymdfarkost observerar asteroiden Bennus stenblock "kroppsrustning"