Bagaimana massa total semua asteroid kecil dan meteoroid diperkirakan?

9

Diagram ini dari wikipedia (ditampilkan di bawah) grafik Diameter asteroid terhadap Jumlah asteroid, untuk Tata Surya. (Grafik adalah milik Marco Colombo, DensityDesign Research Lab).

Agaknya data Diameter untuk asteroid yang lebih besar sangat didukung oleh pengamatan. Tetapi untuk tubuh yang semakin kecil, data pengamatan langsung mungkin kurang tersedia.

Pola ini menunjukkan korelasi terbalik yang kuat, tetapi tidak sempurna, antara log (Diameter) dan log (Number). Ini sepertinya cukup masuk akal untuk tubuh besar. Kedengarannya masuk akal bahwa pola seperti itu berlanjut ke dunia asteroid kecil dan meteoroid.

Tapi apa pembenaran fisik untuk memperluas log: pola log ke ranah benda-benda kecil yang terlalu kecil untuk dilihat dari Bumi? Agaknya perkiraan saat ini dari total massa Sabuk Astroid (4% dari massa Bulan) konsisten dengan model distribusi ini. Tetapi bisakah kita dengan yakin mengesampingkan kemungkinan bahwa log linier: pola log rusak untuk benda-benda kecil yang memungkinkan, misalnya, jumlah yang jauh lebih besar (dan massa) dari benda-benda kecil yang ada di Sabuk Asteroid, cukup katakan untuk gabungan total massa sama dengan 100% dari massa Bulan kita?

masukkan deskripsi gambar di sini

steveOw
sumber
1
Ketika tidak ada hal lain untuk dilanjutkan, ekstrapolasi adalah tentang satu-satunya alat yang ada. Anda benar bahwa seseorang harus mengetahui dengan tepat asumsi apa yang dibuat dalam menghasilkan prediksi.
Carl Witthoft
1
Saya menduga bahwa jika ada banyak "ekstra" massa di sabuk asteroid, itu akan terdeteksi baik dari kelebihan inframerah di ekliptika atau oleh efek dinamisnya pada orbit Mars atau planet lain. Tidak bisa mengatakan sejauh mana ini memberikan "batas atas" pada massa sabuk asteroid total.
antlersoft
@ antlersoft. Terima kasih. Saya dapat melihat bahwa massa tambahan yang signifikan di Sabuk Asteroid akan memiliki efek pada "presesi" (rotasi aspida) dari orbit planet tetapi saya tidak memiliki formula kuantitatif.
steveOw

Jawaban:

8

Badan pertanyaan Anda berbeda dari judul pertanyaan Anda dan sepertinya Anda benar-benar ingin bertanya apa yang Anda lakukan di badan pertanyaan, jadi saya akan membahasnya.


Jawaban Singkat: Hukum kekuatan sederhana yang berlaku untuk asteroid dan komet yang lebih besar sebenarnya tidak berlaku baik untuk tubuh yang lebih kecil dan tidak boleh terlalu dipercaya dalam kisaran itu.

Jawaban panjang:

Anda berhak curiga menggunakan hukum kekuatan sederhana untuk menghubungkan ukuran asteroid dengan kuantitas pada ukuran kecil. Terutama karena ada penyimpangan yang diketahui dari hukum kekuasaan di jari-jari tertentu. Sebagai catatan wikipedia :

Jumlah asteroid berkurang dengan ukurannya. Meskipun ini umumnya mengikuti hukum kekuatan, ada 'gundukan' pada 5 km dan 100 km, di mana lebih banyak asteroid daripada yang diharapkan dari distribusi logaritmik ditemukan.

Siapa bilang tidak ada gundukan atau penyimpangan lain di jari-jari yang tidak bisa kita konfirmasi secara observasi. Kepercayaan kami pada penerapan hukum daya untuk asteroid kecil dan komet pada dasarnya berasal dari pemodelan.

Undang-undang kekuasaan yang Anda tanyakan ini pada dasarnya adalah sesuatu yang disebut sebagai "Fungsi Massa Awal" (IMF). Sebuah banyak pekerjaan yang telah dilakukan untuk mendefinisikan IMF untuk bintang, berkaitan massa bintang untuk jumlah bintang di massa itu. IMF bintang ini mengikuti hukum kekuasaan kurang lebih, tetapi sangat menyimpang untuk massa yang sangat rendah. Di permukaan, masuk akal untuk menganggap IMF untuk asteroid dan komet juga menyimpang.

Cara Anda menjawab ini, adalah melalui model. Lihat misalnya Cuzzi, Hogan, dan Bottke (2010) (tautan itu ke kertas jurnal formal, tetapi untuk beberapa alasan beberapa plot dikaburkan sehingga Anda juga dapat melihat versi arxiv "tidak resmi" mereka ). Dalam tulisan ini, penulis mencoba untuk membangun populasi asteroid / komet yang representatif dengan memodelkan formasi mereka melalui penambahan butiran debu protoplanet menjadi asteroid, komet, KBO, dan planetesimal. Mereka membuat asumsi tertentu tentang cakram gas awal di sekitar Matahari dan memanggang secara fisika tentang bagaimana butiran debu ini terbentuk menjadi konglomerat yang lebih besar. Tujuan akhirnya adalah menghasilkan IMF yang mengidentifikasi berapa banyak asteroid / komet yang ada pada ukuran tertentu. Mereka mendukung banyak pemodelan mereka dengan data dari pengamatan sehingga mereka tetap berpegang pada kenyataan sebanyak mungkin.

Saya akan membiarkan Anda membaca hasilnya karena mereka sebenarnya menghasilkan banyak IMF berbeda menggunakan berbagai asumsi dan kondisi awal yang berbeda. Namun, saya pikir orang dapat meringkas hasil mereka dengan cara yang menjawab pertanyaan utama Anda. Seperti yang mereka nyatakan:

Asteroid terlahir besar

Apa yang mereka maksudkan adalah asteroid (dan komet), bukannya terbentuk oleh pertumbuhan berturut-turut melalui pertambahan banyak partikel kecil, tampaknya hanya berkumpul bersama menjadi benda-benda yang lebih besar, benar-benar melewati pembentukan banyak asteroid dan komet berukuran meter yang lebih kecil (itu tidak berarti mengatakan tidak ada benda berukuran meteran). Anda benar-benar dapat melihat ini di berbagai plot mereka (gbr. 4 misalnya). Sama seperti IMF bintang, undang-undang kekuasaan berubah secara drastis begitu Anda mencapai ukuran kecil dan undang-undang kekuasaan yang diterapkan untuk ukuran yang lebih besar tidak lagi berlaku. Pada ukuran mana hukum daya umum tidak lagi berlaku tergantung pada parameter merdu tertentu. Cuzzi et al. menunjukkan banyak hasil berbeda dengan parameter yang dapat disetel disetel ke berbagai nilai yang mungkin.

angin barat
sumber
Jawaban yang bagus terima kasih. Ya maaf pertanyaan saya kacau. Ringkasan Anda dan makalah Cuzzi sangat informatif tentang bagaimana ukuran aktual / distribusi massa mungkin telah berevolusi. Mengikuti komentar antlersoft untuk pertanyaan saya, saya menyadari bahwa estimasi massa aktual sekarang dari Asteroid Belt didasarkan pada pengaruh gravitasi dinamis daripada pada model distribusi ukuran / massa tubuh yang kecil. Dan massa material yang tidak teramati yang lebih kecil hanyalah perbedaan antara massa total dan massa yang diperkirakan dari benda yang diamati.
steveOw