gov-civil-vilareal.ptHvorfor har nogle slagkratere stråler?
>Når du ser på fuldmånen gennem kikkert eller et lille teleskop, er et af de mest fremtrædende træk på overfladen krateret Tycho. Det er en effektfunktion omkring 86 kilometer bred, beliggende nær den sydlige kant af Månens nærside. Det er relativt ungt - måske 100 millioner år gammelt - og friske kratere har en tendens til at være lysere, hvilket gør det let at se.
Men det er ikke derfor, det er så fremtrædende: Det er stråler , samlingen af lange, lyse træk, der peger radialt væk fra krateret. Tycho sport stråler hundredvis af kilometer lange, nogle over tusind.
Strålerne dannes fra plumer af materiale, der skubbes ud under stødet, som derefter sætter sig på overfladen. Nu er det sjove: Jeg har altid regnet med, at deres dannelse var godt forstået. Jeg mener, det er utroligt indlysende og veldokumenterede funktioner, ikke kun på Månen, men på de fleste kraterplagede verdener. Kviksølv har kraterstråler så længe planeten ligner en vandmelon !
Fuldmåne: Bemærk strålerne, der kommer fra Tycho nederst til højre. Kredit: Fred Locklear (og åh ja ja klik på det link)
Så jeg var ret overrasket over at lære os gjorde ikke ved, hvordan de dannes. I hvert fald ikke for nylig. Et nyt forskningspapir beskriver, hvordan påvirkninger genererer stråler , og det er meget fedt. Endnu bedre: Forskerne fik ideen efter at have set YouTube -videoer af gymnasieelever, der laver det klassiske, laver kratere ved at tabe sten i en æske med meleksperiment!
banjo-kazooie: møtrikker og bolte
Ja, seriøst. Disse eksperimenter udføres i klasseværelser og videnskabsmesser over hele verden. Du tager en træramme af en eller anden slags måske en meter bred, hælder et lag mel et par centimeter dybt i, og smider derefter sten på det fra en højde. Påvirkningen danner kratere, ligesom du ville forvente (nogle gange kan du lægge et lag kakaopulver i for at vise, hvad der også sker med ting under overfladen).
Jeg har selv gjort dette mange gange. Hvad forskerne bemærkede er, at når læreren nulstiller eksperimentet, de jævner melet ovenpå . Det har jeg altid selv gjort. Og når det er tilfældet, efterlader kraterpåvirkninger sjældent stråler.
Men når eleverne laver eksperimentet, forlader de nogle gange overfladen rodet ... og når de gør det, stråler er mere tilbøjelige til at dannes!
Whoa.
Så forskerne tog til laboratoriet, genskabe dette eksperiment på et mere sofistikeret niveau . De brugte bolde i forskellige størrelser til at efterligne asteroider og varierede strukturen på overfladen af nedslagsstedet. Nogle gange var det glat, og nogle gange havde det bølger i det, krusninger. Og da de gjorde det, gjorde indvirkningen strålesystemer.
Tre øjeblikke fra et kraterstråleeksperiment: Lige før stød (venstre), lige efter stød (midten) og et øjeblik senere (højre), når fjer, der skubbes ud fra krateret, danner stråler. Kredit: Sabuwala et al.
Ikke nok med det, de fandt et forhold mellem antallet af fremtrædende stråler, der blev genereret, og størrelsen på bolden i forhold til afstanden mellem krusninger - antallet af stråler, der blev skabt i en slagskala med boldens størrelse divideret med afstanden mellem krusninger (det de kalder bølgelængden). Så en stor slagkraft, der rammer terræn med masser af smalle krusninger, laver flere stråler, end en mindre kugle ville, eller hvis den store ramte noget med bredere bølger. Holde øje:
Så. Fedt nok.
Så dette virker med lavhastighedspåvirkninger, den slags du kan gøre på en bordplade, hvor du virkelig taber sten på en overflade. Men hvad med hypervelocity -virkninger, mere som det virkelige liv, når et objekt bevæger sig med et dusin kilometer i sekundet eller hurtigere?
De simulerede sådanne påvirkninger og fandt ud af, at det stadig virkede! Jo større forholdet mellem støddæmperen og bølgerne var, desto flere stråler blev der lavet. De fandt ud af, at fysikken er lidt kompliceret, men i bund og grund fokuserer bølgerne chokbølgen, der genereres af påvirkningen - og det er den bølge, der accelererer og smider affaldet (kaldet ejecta). Antallet af stråler ser ikke ud til at være ligeglad med hvilken hastighed slagkraften havde, bare dens størrelse.
De fandt også ud af, at det materiale, der danner strålerne, ikke kommer fra selve krateret, men fra materiale på overfladen omkring slagkraften, specifikt fra en smal ring omkring det.
Film kan ikke købe mig kærlighed
Forskellige terræn giver forskellige resultater i kraterdannende påvirkninger. Øverste række, venstre til højre: Faktiske forsøg med glat terræn og ingen stråler, tilfældigt ujævnt terræn, sekskantet terræn med regelmæssig afstand, det samme med strammere afstand. Nederste række: Samme, men ved hjælp af en computersimulering af påvirkninger fra hypervelocity. Kredit: Sabuwala et al.
Et andet interessant træk ved denne idé er, at hvis de tæller strålerne omkring et eksisterende krater og omhyggeligt måler topografien i området omkring det, kan de estimere størrelsen af slagkraften. For Tycho vurderer de, at asteroiden, der huggede det smukke krater var omkring 7,3 kilometer på tværs - ikke meget mindre end den, der ramte Jorden for 66 millioner år siden og sluttede kridperioden sammen med 75% af alle arter af liv på Jorden.
En mosaik af kviksølv taget af MESSENGER -rumfartøjet i 2008, der viser slagkratere med enormt lange strålesystemer. Kredit: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Carnegie Institution of Washington
Jeg må sige, jeg elsker alt ved dette! Fra den måde, de fik ideen på - se studentervideoer! - at genskabe begivenheden, at finde mønsteret og derefter bruge det til at få fysikken og gøre dette til et værktøj til påvirkning af måling ... det er alt vidunderligt. Og en stor historie.
Fuldmåne betragtes generelt som en irritation for observationsastronomer: Det er så lyst, at det vasker svage genstande ud. Og hvis du kan lide at observere selve månen, når den er fuld, er der ingen skygger, så funktioner som bjerge og kratere er sværere at få øje på.
Men faktisk skinner nogle kratere virkelig, når månen er fuld, friske unge med lysere materiale inden i og omkring dem, ejecta ikke er gammel nok til at blive mørkere på grund af mikrometeritpåvirkninger og solstråling. Tycho, Aristarchus, Kepler, Copernicus ... så mange af disse får bogstaveligt talt deres tid i Solen, så vi kan undre os over dem her på Jorden og vise deres strålesystemer, der når så langt hen over overfladen.
Og nu ved vi endelig hvorfor.
