ビデオ: 科学者が巨大な花崗岩のボールを衝突させて小惑星の衝突をシミュレート

惑星科学は望遠鏡とスペクトル線だけではありません。時には 40 フィートのクレーン、A-Ray という男からのアドバイス、そして 2,800 ポンドの花崗岩のボール 2 つが必要になります。文字通りのボールです。

コロラド州ボルダーにあるサウスウエスト研究所の研究科学者ダン・ダーダ氏は、小惑星や惑星の形成を説明するのに役立つ宇宙岩石衝突のメカニズムを検証したいと考えていた。ボルダーにある芸術的な噴水からインスピレーションを得て、彼は直径3フィートの花崗岩のボールを2つ注文し、テストを行った。

小さな岩石が衝突すると、ビリヤードのボールのように互いに跳ね返ります。物理学者は数学モデルを使用して、この跳ね返り特性をより大きなスケールに外挿し、小惑星や惑星の形成過程を研究します。物理学者は、衝突時に外向きの速度と入ってくる速度の比率、つまり反発係数を使用します。これは、衝突で消費されるエネルギーの量を測定するものです。

岩石の場合、衝突エネルギーの一部が吸収され、岩石に亀裂が生じる可能性があるため、数値が変化すると予想されるかもしれない。しかし、地滑りの堆積物に巨大な岩石が存在することは、岩石がかなり頑丈であることを示唆している。ドゥルダは、現在の小惑星と惑星のモデルを検証し、ボールのサイズの範囲全体で反発係数が同じかどうかをテストしたかった。それを解明するには、大きなボールが必要だった。

「これは、小惑星の破壊や土星の環にある大きな粒子をモデル化するときにモデル化する結果に関係しています」とダーダ氏は説明した。「このコミュニティで行われている標準的な研究とは一線を画すものでした。惑星科学の実験を行うために 40 トンのクレーンを 2 台借りなければならないということは、通常とは異なることをしているということです。」

ダーダ氏のオフィスの近くにある新しい屋外モールには、彫刻された花崗岩の球体を備えた噴水があり、ダーダ氏は興味をそそられた。彼はそのデザイナーであるwaterfountains.comを調べ、直径1メートルの花崗岩の球体を2つ自分で注文した。それらは中国で採掘され、製材されたとダーダ氏は語った。

ダーダ氏のオフィスはボルダーのかなりおしゃれな地区にある。隣のスパは、巨大なクレーンが数台、外に一週間停まっていることに反対するかもしれないからだ。そこで彼は、実験をテキサス州サンアントニオにあるサウスウエスト研究所の本社に持ち込んだ。彼が借りた2台のクレーンには、オペレーターのアラン・ローリングス（別名A-Ray）とクリス・ベストも同行していた。彼らはダーダ氏の論文の共著者（科学者のナオル・モフショヴィッツ氏、デレク・C・リチャードソン氏、エリック・アスファグ氏、アレックス・モーガン氏と共に）として名を連ねている。ダーダ氏は、自分の珍しい実験に対する彼らの関心に感銘を受け、球体を固定して適切に鳴らす方法についての彼らのアドバイスに感謝していると述べた。A-Ray氏は、例えば結束バンドを使用して一定の距離で球体を固定し、ワイヤーカッターで切断して張力を解放するというアイデアを思いついた。

研究者たちは合計で、ボールを時速 3.5 マイルで 108 回叩きつけました。その様子は下のビデオでご覧ください。

「実験を安全に実行できた速度では、その数値は非常に近いことが判明しました」とダーダ氏は述べた。これは衝突物理学のモデルに情報を提供し、科学者が惑星科学の年鑑で小惑星の衝突、宇宙ゴミの集積などについてさらに学ぶのに役立つだろう。この研究結果は、雑誌「イカロス」の1月号に掲載されている。

クラッカーの研究の後、ドゥルダ氏と同僚たちは球体の研究を終えた、と彼は語った。彼らは、球体の組成を調べるなどの追加研究を行うために、同じ花崗岩の小片を必要としていた。

「ハンマーで叩くよりも、惑星科学にもっと役立つ高速衝突を起こそうと考えました」と彼は言う。「結局、大きな大砲で撃って、側面に大きなクレーターを作ることにしました」

実験結果はまだ公表されていないが、ドゥルダ氏は驚くべき結果が得られたと語った。

役目を終えたデス・スター型の球体のうちの1つは、現在、SWRIのサンアントニオ本部に設置されており、科学者が時折必要とする奇妙な実験証拠、そして花崗岩の球体の証となっている。