Το φαινόμενο του βραζιλιάνικου αμυγδάλου

To σχήμα των αστεροειδών και το φαινόμενο του βραζιλιάνικου αμυγδάλου.
O ερευνητής του πανεπιστημίου του Ντάντι στη Σκωτία Σόκο Ματσουμούρα και οι συνάδελφοί του, πιστεύουν πως για το φαινόμενο αυτό ευθύνεται ένας μηχανισμός που αποκαλείται το Φαινόμενο του Βραζιλιάνικου Αμυγδάλου (Brazilian Nut Effect – BNE).

Σύμφωνα με μία νέα μελέτη, το αλλοπρόσαλλο σχήμα που έχουν πολλές φορές οι αστεροειδείς μπορεί να εξηγηθεί εάν λάβει κανείς υπόψη του ένα φαινόμενο που μπορούμε να αναπαράγουμε εύκολα στο μπολ με τους ξηρούς μας καρπούς.

Τις καλύτερες πληροφορίες για τη μορφή της επιφάνειας των αστεροειδών οι επιστήμονες τις έχουν αποκομίσει από την ιαπωνική διαστημική αποστολή Χαγιαμπούσα, η οποία το 2005 είχε συλλέξει δείγματα από τον αστεροειδή Ιτοκάγουα και τα οποία είχε επιστρέψει στη Γη το 2010, όπως επίσης και από το αμερικανικό σκάφος NEAR-Shoemaker το οποίο το 2001 προσγειώθηκε στην επιφάνεια του αστεροειδούς Έρωτα.

Και τα δύο σκάφη παρατήρησαν με λεπτομέρεια την επιφάνεια των αστεροειδών ανακαλύπτοντας κάτι που φαντάζει περίεργο βάσει των εμπειριών και της λογικής των επιστημόνων. Στη Γη, στο φεγγάρι και στους άλλους πλανήτες που έχουμε εξερευνήσει, υπάρχει συνήθως ένας μικρός αριθμός από μεγάλα βράχια και ένα πολύ μεγαλύτερο πλήθος από μικρότερα βράχια και πέτρες. Κάτι τέτοιο όμως δε φαίνεται να ισχύει και στην περίπτωση του Έρωτα και του Ιτοκάγουα, στους οποίους τα μεγάλα βράχια φαίνεται πως υπερτερούν σε αριθμό των μικρότερων.
O ερευνητής του πανεπιστημίου του Ντάντι στη Σκωτία Σόκο Ματσουμούρα και οι συνάδελφοί του, πιστεύουν πως για το φαινόμενο αυτό ευθύνεται ένας μηχανισμός που αποκαλείται το Φαινόμενο του Βραζιλιάνικου Αμυγδάλου (Brazilian Nut Effect – BNE). Σύμφωνα με το ΒΝΕ, όταν έχουμε κυματισμούς σε μία «θάλασσα» από σωματίδια, τα μεγαλύτερα από αυτά είναι και το πιθανότερο να αναδυθούν προς τα πάνω. Το ίδιο το φαινόμενο μάλιστα πήρε το όνομά του από κάτι που μπορεί να είμαστε συνηθισμένοι από την καθημερινή μας εμπειρία: ανακατεύοντας το μπολ με τους ξηρούς καρπούς, οι μεγαλύτεροι από αυτοί (τα βραζιλιάνικα αμύγδαλα) θα βρεθούν στην επιφάνεια.
Όσο για τη σχέση του ΒΝΕ, το οποίο αφορά σε μεμονωμένα σωματίδια με το τι συμβαίνει σε ένα συμπαγή αστεροειδή, οι επιστήμονες απαντούν πως η μοντελοποίηση ορισμένων στερεών σωμάτων με όρους ρευστομηχανικής είναι μία διαδεδομένη μέθοδος της φυσικής. Για παράδειγμα κατά τη διάρκεια ενός σεισμού, το φαινομενικά στέρεο υπέδαφος μπορεί να συμπεριφερθεί ως ρευστό, κάνοντας το έδαφος να υποχωρήσει.

Το ΒΝΕ είναι ένα σύνθετο φαινόμενο το οποίο εξαρτάται από το λόγο των μικρών προς τα μεγαλύτερα σωματίδια, την πυκνότητά τους ή τη συχνότητα των δονήσεων που υφίσταται το σώμα. Εν πολλοίς συμβαίνει επειδή κατά το ταρακούνημα των υλικών δημιουργείται κενός χώρος τον οποίο σπεύδουν να καλύψουν τα μικρότερα σωματίδια.

Το πρώτο ερώτημα στο οποίο κλήθηκαν να απαντήσουν οι ερευνητές είναι τι προκάλεσε τις δονήσεις που πυροδότησαν το ΒΝΕ στους αστεροειδείς που μελέτησαν, βρίσκοντας πως οι μεταξύ τους συγκρούσεις θα μπορούσαν να δώσουν τις κατάλληλες συνθήκες. Στη συνέχεια προσπάθησαν να υπολογίσουν το ρόλο της βαρύτητας στο μηχανισμό ΒΝΕ και εάν αυτός μπορεί να συμβεί σε περιβάλλοντα με πολύ μικρότερη βαρύτητα από αυτή που υπάρχει στην επιφάνεια του πλανήτη μας. Κατασκευάζοντας ένα σωλήνα στον οποίο τοποθέτησαν 1800 μικρά σωματίδια και ένα μεγαλύτερο και προσομοιώνοντας τη βαρύτητα διάφορων σωμάτων, όπως της Γης, της Σελήνης, ή του Ιτοκάγουα, υπολόγισαν πως το ΒΝΕ συμβαίνει σε κάθε περιβάλλον, αρκεί να υπάρχουν δονήσεις πάνω από ένα συγκεκριμένο όριο.

Στην περίπτωση των αστεροειδών, μία σύγκρουση δε θα αρκούσε για να εξηγήσει τη μορφολογία τους, αλλά με ένα μεγαλύτερο αριθμό συγκρούσεων το ΒΝΕ αποτελεί μία πολύ καλή υποψήφια θεωρία για το παράξενο έδαφος των σωμάτων αυτών.