துகள் வடிவமும் அளவும்: பென்னு சிறுகோளின் மேற்பரப்பு ஏன் இவ்வளவு பலவீனம்?

பென்னு, ரியுகு, இடோகாவா உள்ளிட்ட பல சிறிய சிறுகோள்கள் திடமான பாறைகள் அல்ல. அவை தூசி, பாறை, பாறைத் துண்டுகளின் தளர்வான குவியல்கள். தங்கள் சொந்த ஈர்ப்பு விசை மற்றும் துகள்களுக்கிடையேயான பலவீனமான ஒட்டு விசைகளால் மட்டும் அவை ஒன்றாக இணைந்திருக்கின்றன. இந்த 'ரப்பிள் பைல்' சிறுகோள்கள் எப்படி ஒன்றாக இணைந்திருக்கின்றன என்பதை விஞ்ஞானிகள் ஒரு பத்தாண்டுக்கும் மேலாக ஆய்வு செய்து வருகின்றனர். ஆனால் உண்மையான துகள்கள் கோணல் வடிவில் இருந்தாலும், முந்தைய சிமுலேஷன்கள் அவற்றை கோள வடிவமாகவே கருதின. கொலராடோ போல்டர் பல்கலைக்கழகத்தைச் சேர்ந்த பால் சாஞ்சேஸ் தலைமையிலான புதிய ஆய்வு நேச்சர் கம்யூனிகேஷன்ஸ் இதழில் வெளியானது. இது உண்மையான துகள் வடிவங்களைக் கணக்கில் கொள்ளும் ஒரு புதிய அமைப்பை உருவாக்கியுள்ளது.

முழு சிறுகோளையும் அல்லாமல், அதன் ஒரு சிறு பகுதியை ஆராய்ச்சிக் குழு மாதிரியாக்கியது: ஒரு மீட்டர் அளவுள்ள இரண்டு பாறைத் துண்டுகளுக்கு இடையே ஒட்டும் தன்மையுள்ள நுண் துகள்களை அடுக்கி, ஒரு 'குரானுலர் பிரிட்ஜ்' உருவாக்கினர். பாறைகளை மெதுவாக இழுத்துப் பிரிக்கும்போது பிரிட்ஜ் உடைந்தது, அதன் மூலம் இழுவை வலிமை கணக்கிடப்பட்டது. கோள வடிவம் முதல் பத்து வெவ்வேறு கோணல், நீள, தட்டையான வடிவங்கள் வரை, 2 முதல் 5 சென்டிமீட்டர் அளவுள்ள துகள்களைப் பயன்படுத்தி ஆராய்ச்சியாளர்கள் 78 சிமுலேஷன்களை இயக்கினர். ஈர்ப்பு விசையும், 'வான் டெர் வால்ஸ்' எனப்படும் பலவீனமான ஈர்ப்பு விசையும் இந்த மாதிரியில் சேர்க்கப்பட்டன.

துகள்களின் அளவு, அவை கோள வடிவத்தில் இருந்து எவ்வளவு விலகியுள்ளன என்பதைப் பொறுத்தே வலிமை தீர்மானிக்கப்படுகிறது என சிமுலேஷன்கள் காட்டின. சிறிய துகள்கள் அடர்த்தியாகப் பொருந்தி, அதிக தொடர்பு புள்ளிகளை உருவாக்கி வலுவான பிரிட்ஜ்களை உருவாக்குகின்றன. கோணல் துகள்களும் ஒற்றைப் புள்ளியில் அல்லாமல் விளிம்பு அல்லது தளத்தில் தொடுவதால் இதே போன்ற வலுவூட்டும் விளைவைத் தருகின்றன. துகள் அளவு அல்லது துகள் வடிவம், இவற்றில் ஏதேனும் ஒன்றை மட்டும் வைத்தே ஒரு சிறுகோளின் வலிமையைக் கணிக்க முடியும் என சாஞ்சேஸ் கூறினார். இதுவே இந்த அமைப்பை பொதுவானதாக ஆக்குகிறது.

2023-ல் நாசாவின் OSIRIS-REx பணி பென்னுவில் இருந்து மாதிரிகளைக் கொண்டு வந்த பிறகு, அதன் மேற்பரப்பு துகள் பண்புகள் அளவிடப்பட்டன. இந்த அமைப்பை பென்னுவுக்குப் பயன்படுத்தியபோது, அதன் மேற்பரப்புப் பொருள் அரைத்த காபித் தூளை விட சுமார் 50 மடங்கு பலவீனமானது என ஆராய்ச்சியாளர்கள் கண்டறிந்தனர். ஈர்ப்பு விசை மட்டும் பலவீனமாக இருக்கும் இடங்களிலும், நுண் துகள்களுக்கிடையேயான வான் டெர் வால்ஸ் விசைகள் சிறிய சிறுகோள்களை ஒன்றாக வைத்திருக்கலாம் என 2010-ல் சாஞ்சேஸும் சக ஆராய்ச்சியாளர்களும் முன்மொழிந்திருந்தனர். அந்த ஆய்வின் தொடர்ச்சியே இந்த வேலை.