Forskare från Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University (OIST) och Rutgers University har använt enkla begrepp från granulär fysik för att förklara de märkliga diamantformerna hos två "nära jorden"-asteroider.

Asteroider är steniga kroppar som kretsar runt solen. Det som gör dem fascinerande för forskare är att de är gjorda av överblivna material - den materia som inte absorberades i de större planeterna när solsystemet bildades, för cirka 4,6 miljarder år sedan. Således, de kan belysa solsystemets tidiga dagar och planeternas bildande. De flesta asteroider är fångade i asteroidbältet, en region mellan Jupiter och Mars. Detta avstånd från jorden gör dem svåra att studera. Men, ibland, en asteroid kommer att fly och driva närmare jorden, gör det möjligt att fotografera dem på nära håll med hjälp av en obemannad rymdfarkost.

Detta är vad som hände med dessa två diamantformade asteroider - Bennu och Ryugu. Både Bennu och Ryugu klassas som asteroider med bråtehögar, vilket innebär att de består av många mindre bitar av stenigt material som löst hålls samman av gravitationen. Väsentligen, de är bara korn som interagerar med varandra, som sanden på våra stränder.

"Tidigare modeller har tillskrivit dessa diamantformer till krafterna som orsakas av rotationen, vilket resulterade i att material drevs från polerna till ekvatorn. Men när asteroiderna simulerades med dessa modeller, formen var tillplattad eller asymmetrisk snarare än diamant, så vi visste att något inte stämde " förklarade Dr Tapan Sabuwala, huvudförfattare till tidningen publicerad i Granulär materia och forskare vid OIST:s vätskemekanikenhet. "Vi upptäckte att dessa modeller saknade en nyckelingrediens, avsättning av material. Och en enkel granulär fysikmodell, används normalt för avsättning av spannmål som sand eller socker, kunde förutsäga den observerade formen."

Tänk att hälla sand eller socker genom en tratt. En cocktail av olika krafter kommer att se till att den bildar en konisk hög (som en festhatt). Granulära fysiker kan förutsäga formen på högen baserat på de olika krafterna som verkar på kornen. Dr Sabuwala, tillsammans med professor Pinaki Chakraborty som leder enheten och professor Troy Shinbrot från Rutgers University, överförde dessa idéer till asteroiderna.

Dr Sabuwala förklarade hur, på dessa asteroider, tyngdkraften är annorlunda orienterad än den som en sandhög på stranden upplever. "Vi var tvungna att inkludera detta i vår modell, vid sidan av att asteroidens rotation också spelar en viktig roll, " han sa.

Så, istället för den koniska formen som ses i ansamlingen av korn på jorden, krafterna som arbetade på asteroiderna producerade diamantformer. Centrifugalkraften, orsakad av rotation, minskade nära asteroidernas poler, får material att samlas där, och resulterar i deras distinkta förhöjda utseende. En annan viktig skillnad för denna modell (jämfört med tidigare) är att den antyder att dessa asteroider med bråtehögar inte började som en sfär och deformerades till en diamantform. Snarare, ansamlingen av skräp gjorde att diamantformen bildades mycket tidigt i asteroidens bildning, och eventuell efterföljande omformning var minimal. Vidare, föreställningen att diamantformerna gjuts under de tidiga stadierna av asteroidbildningen, samtidigt som de är i strid med tidigare modeller, överensstämmer med de senaste observationerna.

Forskarna fortsatte med att visa noggrannheten hos denna modell genom simuleringar och fann att de simulerade asteroiderna bildade den distinkta diamantformen, ytterligare stödja deras teori.

"Vi har använt enkla koncept för hur korn flyter för att förklara hur dessa asteroider antog sina konstiga former, " sade professor Chakraborty. "Att enkla idéer kan belysa komplexa problem är, till oss, kanske den mest förtjusande aspekten av detta arbete."