紐約街道和小行星有什麼共同之處?

                    疲勞,這就是答案。隨著異常寒冷的冬季在美國東北部消退(過去幾年我們已經習慣了較為溫和的天氣),瀝青路面所遭受的破壞也日益顯現。

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這篇文章最初發表於《大眾科學》的前部落格平臺,僅代表作者個人觀點,不一定反映《大眾科學》的立場。


(改編自原文,致謝 Editor5807)

 

 


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疲勞,這就是答案。

與上段相同,隨著異常寒冷的冬季在美國東北部消退(過去幾年我們已經習慣了較為溫和的天氣),瀝青路面所遭受的破壞也日益顯現。 如果你最近在像紐約市這樣的地方乘坐過任何地面交通工具,你就會體驗到坑窪、塌陷和破損街道帶來的嘎吱聲、砰砰聲和金屬刮擦聲。 我已經數不清聽到計程車司機用多少種不同的、富有創意的咒罵來形容車輪陷入六英寸深的坑洞,軸承磨損和維修費用飆升的情況了。

這種大面積坑窪產生的原因是多種因素共同作用的結果,包括街道瀝青下方潮溼土壤和地層的反覆凍融,以及滲入瀝青層裂縫或孔洞中的水分。 再加上車輛的不斷碾壓,路面就會開始破裂和崩塌。

有趣的是,關於太陽系中小行星表面性質的最新研究表明,類似的過程也在小行星上發生。“熱疲勞”可能正在瓦解公里級天體的外層,將其變成由釐米級大小的塊狀物和細小碎片組成的鬆散的“風化層”。 在《自然》雜誌上由Delbo等人發表的研究中,地球上的隕石物質被放置在模擬的太空環境中,模擬一顆自轉的小行星表面,暴露於強烈的恆星輻射之下。 由於沒有大氣層的保護來減緩熱能的散失或吸收,真空中的物體表面會經歷劇烈的溫度變化,在100-200開爾文的範圍內交替受到炙烤和冰凍。 這會對岩石材料造成熱脹冷縮的壓力。 微小的裂縫會在外層因持續的熱迴圈而形成和擴大,最終將固態物質分解成越來越小的碎片。

晝夜迴圈帶來的嚴冬和酷暑之間的無情交替,有助於解答一個長期以來關於小行星鬆散外層如何形成的疑問。 過去,人們曾提出是其他較小天體和微隕石的撞擊逐漸撞擊並揚起物質,碎片隨後回落覆蓋了小行星表面。 但數學計算似乎並不完全支援這種說法,因為很多物質應該會被拋射達到逃逸速度,而不是覆蓋這些天體。 現在看來,宇宙中等同於春季道路坑窪的“熱疲勞”可能是罪魁禍首。

實驗還表明,“熱疲勞”可能非常有效地瓦解小型小行星,以至於如果它們呈橢圓軌道執行到地球和太陽之間,它們可以在短短兩百萬年內被分解成塵埃,並被太陽風吹散到行星際空間。 以宇宙標準衡量,這時間並不算長,這也解釋了為什麼在地球軌道內側鮮有小型(100米)碳質天體被發現。

因此,下次當你聽到計程車司機抱怨坑窪遍地的破損街道時,不妨也想想那些孤寂的小行星吧,它們在行星際空間的深處飽受炙烤和冰凍,最終化為塵埃。

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