Die zentimetergroßen Fragmente und kleineren Teilchen, aus denen der Regolith (die Schicht aus losem, lockeren Staub und Steinen) von kleinen Asteroiden besteht, werden durch Temperaturschwankungen gebildet, welche das Gestein durch einen als “thermische Ermüdung” bezeichneten Prozess aufspalten. Zu diesem Schluss kommt eine am 2. April 2014 veröffentlichte Studie in der Onlineausgabe des Journals Nature.
Vorherige Studien deuteten darauf hin, dass der Regolith von Asteroiden, die maximal einen Kilometer groß sind, aus Material besteht, das nach Einschlägen auf die Oberfläche fällt, sowie aus Gesteinsbrocken, die durch Einschläge von Mikrometeoroiden pulverisiert werden. Neue Laborexperimente und Einschlagmodelle eines Forschungsteams vom Observatoire de la Côte d’Azur, des Hopkins Extreme Materials Institute der Johns Hopkins University, des Institut Supérieur de l’Aéronautique et de l’Espace und des Southwest Research Institute (SwRI) haben gezeigt, dass die Trümmer großer Einschläge ihre Fluchtgeschwindigkeiten erreichen und der Schwerkraft dieser Asteroiden entkommen. Das spricht dafür, dass dieser Mechanismus nicht der dominierende Prozess der Regolithbildung ist.
Die Arbeit des Teams zeigte, das die thermische Fragmentation, welche durch mechanische Spannungen aufgrund von Temperaturschwankungen bei den kurzen Tag- und Nachtzeiten auf schnell rotierenden Asteroiden erzeugt wird, der hauptverantwortliche Prozess für die Aufspaltung von zentimetergroßem Gestein auf Asteroiden ist.
“Wir nahmen Meteoriten als den besten Vergleich zu Oberflächenmaterial von Asteroiden, den wir auf der Erde haben”, sagte Dr. Marco Delbo vom Observatoire de la Côte d’Azur. “Dann setzten wir diese Meteoriten Temperaturschwankungen aus, die mit jenen auf den Oberflächen von erdnahen Asteroiden vergleichbar sind. Wir stellten fest, dass Mikrorisse in den Meteoriten schnell genug anwachsen, um sie innerhalb von Zeitspannen aufzubrechen, die viel kürzer als die typischen Lebensspannen von Asteroiden sind.”
Die Extrapolation dieser Experimente zeigte auch, dass thermische Fragmentation Gestein um eine Größenordnung schneller aufbrechen lässt, als es durch Einschläge von Mikrometeoroiden der Fall wäre. Das gilt insbesondere für Entfernungen von einer Astronomischen Einheit (ca. 149,6 Millionen Kilometer), wobei sich die Aufspaltungsrate mit zunehmender Entfernung von der Sonne verringert. “Sogar Asteroiden, die deutlich weiter von der Sonne entfernt sind, demonstrierten, dass die thermische Ermüdung ein wichtigerer Prozess für die Gesteinsaufspaltung ist als die Einschläge von Mikrometeoroiden”, sagte Dr. Simone Marchi von der Space Science and Engineering Division am Southwest Research Institute.
Die Ergebnisse dieser Studie lassen darauf schließen, dass thermische Fragmentation in Kombination mit dem solaren Strahlungsdruck, der Teilchen von Oberflächen wegfegt, innerhalb von zwei Millionen Jahren kleine Asteroiden in geringeren Entfernungen (etwa 45 Millionen Kilometer) vollständig erodieren könnte.
Die Arbeit wurde finanziert von der French Agence National de la Recherche SHOCKS, BQR vom Observatoire de la Côte d’Azur, der University of Nice-Sophia Antipolis, dem Laboratory GeoZur, dem French National Program of Planetology und dem Solar System Exploration Research Virtual Institute der NASA.
Die Abhandlung “Thermal Fatigue as the Origin of Regolith on Small Asteroids” von Marco Delbo, Guy Libourel, Justin Wilkerson, Naomi Murdoch, Patrick Michel, K.T. Ramesh, Clement Ganino, Chrystele Verati und Simone Marchi, (doi: 10.1038/nature13153) wird am 10. April in der Printausgabe des Journals Nature erscheinen.
Quelle: http://www.swri.org/9what/releases/2014/thermal-fatigue.htm
(THK)
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