Como é estimada a massa total de todos os pequenos asteróides e meteoroides do Sistema Solar?


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Este diagrama da wikipedia (mostrado abaixo) representa graficamente o diâmetro do asteróide em relação ao número de asteróides, para o Sistema Solar. (A imagem é cortesia do Marco Colombo, DensityDesign Research Lab).

Presumivelmente, os dados de diâmetro para asteróides maiores são fortemente suportados por observações. Porém, para organismos progressivamente menores, os dados observacionais diretos são presumivelmente menos disponíveis.

O padrão mostra uma correlação inversa linear forte, mas não perfeita, entre log (diâmetro) e log (número). Isso parece bastante razoável para corpos grandes. Também parece plausível que esse padrão continue no reino de pequenos asteróides e meteoroides.

Mas qual é a justificativa física para estender o padrão log: log para o reino de pequenos corpos que são pequenos demais para serem vistos da Terra? Presumivelmente, a estimativa atual da massa total do Cinturão de Astroides (4% da massa da Lua) é consistente com este modelo de distribuição. Mas podemos descartar com confiança a possibilidade de que o padrão linear log: log se quebre para objetos pequenos, permitindo, por exemplo, que um número (e massa) muito maior de corpos pequenos esteja presente no cinturão de asteróides, palavra suficiente para o total combinado massa igual a 100% da massa da nossa Lua?

insira a descrição da imagem aqui


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Quando não há mais nada a fazer, a extrapolação é a única ferramenta que existe. Você está certo de que é preciso estar ciente exatamente de quais suposições foram feitas na geração das previsões.
11246 Carl Witthoft

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Suspeito que se houvesse tanta massa "extra" no cinturão de asteróides, ela seria detectada pelo excesso de infravermelho na eclíptica ou por seu efeito dinâmico na órbita de Marte ou em outros planetas. Não se pode dizer até que ponto eles fornecem "limites superiores" na massa total do cinturão de asteróides.
antlersoft 12/12

@antlersoft. Obrigado. Percebo que uma massa extra significativa no Cinturão de Asteróides teria efeito na "precessão" (rotação dos aspides) das órbitas planetárias, mas não tenho uma fórmula quantitativa.
steveOw

Respostas:


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Seu corpo da pergunta é diferente do título da pergunta e parece que você realmente deseja perguntar o que fez no corpo da pergunta.


Resposta curta: A lei simples de energia que se aplica a asteróides e cometas maiores, na verdade, não se estende tão bem a corpos menores e não deve ser muito confiável nessa faixa.

Resposta longa:

Você tem razão em suspeitar de usar uma lei de energia simples para relacionar tamanho de asteróide à quantidade em tamanhos pequenos. Especialmente porque existem desvios conhecidos dessa lei do poder em certos raios. Como observa a Wikipedia :

O número de asteróides diminui acentuadamente com o tamanho. Embora isso geralmente siga uma lei de energia, existem 'solavancos' a 5 km e 100 km, onde são encontrados mais asteróides do que o esperado em uma distribuição logarítmica.

Quem pode dizer que não há outros choques ou desvios nos raios que não podemos confirmar observacionalmente. Nossa confiança na aplicabilidade de qualquer lei de energia para pequenos asteróides e cometas vem basicamente da modelagem.

Esta lei de poder sobre a qual você está perguntando é essencialmente algo chamado de "Função de Massa Inicial" (FMI). Um monte de trabalho tem sido feito para definir um FMI para estrelas, relacionando a massa de estrelas com o número de estrelas em que a massa. Esse FMI estelar segue uma lei de energia mais ou menos, mas se desvia fortemente para massas muito baixas. Na superfície, seria razoável supor que um FMI para asteróides e cometas também se desvie.

A maneira como você responde a isso é através de modelos. Veja, por exemplo , Cuzzi, Hogan e Bottke (2010) (esse link é para o jornal formal, mas por algum motivo algumas plotagens são ocultas para que você também possa ver a versão arxiv "não oficial" ). Neste artigo, os autores tentam construir uma população representativa de asteróides / cometas modelando sua formação via acréscimo de grãos protoplanetários de poeira em asteróides, cometas, KBOe planetesimais. Eles fazem certas suposições sobre o disco de gás inicial ao redor do Sol e envolvem na física como esses grãos de poeira se formaram em conglomerados maiores. Seu objetivo final é produzir um FMI que identifique quantos asteróides / cometas existem em um determinado tamanho. Eles fazem backup de grande parte de sua modelagem com dados de observações, para manter a realidade o máximo possível.

Vou permitir que você examine seus resultados, uma vez que eles realmente produzem muitos FMIs diferentes usando uma variedade de suposições e condições de partida. No entanto, acho que podemos resumir os resultados de uma maneira que atenda à sua principal questão. Como eles afirmam:

Asteróides nasceram grandes

O que eles querem dizer é que os asteróides (e cometas), em vez de se formarem por crescimento sucessivo via acúmulo de muitas pequenas partículas, parecem se agrupar em corpos maiores, ignorando completamente a formação de muitos asteróides e cometas menores do tamanho de um metro (isso não é diga que não há objetos do tamanho de metros). Você pode ver isso nas várias parcelas (fig. 4, por exemplo). Assim como o FMI estelar, a lei de energia muda drasticamente quando você atinge tamanhos pequenos e a lei de energia que se aplica a tamanhos maiores não é mais aplicável. Em que tamanho a lei geral de energia não se torna mais aplicável depende de certos parâmetros ajustáveis. Cuzzi et al. mostra muitos resultados diferentes com seus parâmetros ajustáveis ​​configurados para vários valores possíveis.


Ótima resposta, obrigado. Sim, desculpe, minha pergunta foi ilegível. Seu resumo e o documento Cuzzi são muito informativos sobre como o tamanho / distribuição de massa real pode ter evoluído. Após o comentário da antlersoft à minha pergunta, percebo que a estimativa da massa total atual real de um cinturão de asteróides se baseia em influências gravitacionais dinâmicas, e não em modelos de pequenas distribuições de tamanho / massa corporal. E a massa de material menor não observado é apenas a diferença entre essa massa total e as massas estimadas dos corpos observados.
steveOw
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