Free-Fall Forensics: Flytende dråper Gjør nysgjerrige kratere


I mer enn 150 år har forskerne gått sammen med konkurrerende forklaringer for små pits bevart i gamle sedimenter. Noen har tolket disse inntrykkene for å være såkalte fossile regndråper - nedbør bokstavelig preget i geologisk rekord - men andre har hevdet at luftbobler stiger gjennom sedimentære forekomster som en mer sannsynlig mekanisme. En ny s

I mer enn 150 år har forskerne gått sammen med konkurrerende forklaringer for små pits bevart i gamle sedimenter. Noen har tolket disse inntrykkene for å være såkalte fossile regndråper - nedbør bokstavelig preget i geologisk rekord - men andre har hevdet at luftbobler stiger gjennom sedimentære forekomster som en mer sannsynlig mekanisme.
En ny studie kan kaste litt lys på hva slags avtrykk regndråper går i finkornede sedimenter og andre granulære materialer. Hiroaki Katsuragi, en assisterende professor i avdelingen for elektrisk og materialvitenskap ved Kyushu-universitetet i Japan, katalogiserte en rekke dråpeffekter og kratrene de forlater i en rekke eksperimenter som er beskrevet i 28. mai-utgaven av Fysiske Review Letters . Blant de overraskende resultatene av hans forskning: lavhastighets vanndråper gjør dypere kratere enn middels hastighetsdråper gjør.
Bevæpnet med et høyhastighets kamera som skyter 210 bilder per sekund, la Katsuragi slippe dråper på en overflate av løse silisiumkarbidkorn. Han eksperimenterte med en rekke kornstørrelser, fra fire til 50 mikron, og styrte den endelige slaghastigheten ved å variere fritt fallhøyde fra en centimeter til 48 centimeter. (En mikron er en millionste meter.)
Det han fant var at de resulterende kratrene falt i fire brede kategorier-sinkkratere, ringkratere, flate kratere og støtkratere. Kanskje det mest nysgjerrige på alt er bumpkrateret, dannet bare med de største granulatene og de raskeste dråpene. Etter innflytelse forblir en sentral topp innenfor krateret, som noen ganger stiger over nivået av for-påvirkningsoverflaten. Men selv om de raskeste dråpene har en tendens til å forlate en hevet sentral struktur, danner de de dypeste kratrene, målt ved punktet for maksimal depresjon.
Noen tregere dråper produserer ringkratere: dråpen danner et bredt slagkrater og senker sakte inn i granulatene, og skaper en mindre, bolleformet struktur, avgrenset av en hevet ring, inne i krateret - en slags krater i et krater. Flatkratere er en spesiell type ringkrater, bare observert med små korn, hvor ringstrukturen omslutter ikke en underkryper, men en slags nivåplateau. Og sinkkratere skyldes dårlige støtende dråper som komprimerer det faste laget og senker sakte inn i det nyopprettede bassenget. Katsuragi kaller disse "stille, dype", fordi selv om lavhastighetsdråpet har liten kinetisk energi, gir dens innflytelse et dypt arr.
Katsuragi sier at han var overrasket over å finne ut at de langsomste dråpene var så dygtige til å skape dype kratere, enda mer enn deres mellomstore motstykker. "Og jeg har ikke helt forstått grunnen til denne effekten ennå, " sier han.
Han legger til at bredden på et krater, som grovt skalerer med dråpehastighet, er en mye enklere ting å forutsi enn dens dybde. "Den komplekse naturen til dyp-granulær påvirkning kommer fra konkurransen blant slagtrinnhet, kapillærkraft, spredning og blanding av væske og korn, " sier han. "Det er så mange parametere som påvirker kraterdypene." Diameteren av krateret, derimot, er i hovedsak bestemt av hvor mye fallet deformeres ved støt, noe som gjør det til en mye enklere lengde skala for å karakterisere, sier han.
Katsuragi, som i den nye studien karakteriserte sitt arbeid til dags dato som et "første skritt", legger til at han utfører mer forskning med varierte eksperimentelle innganger, ved hjelp av forskjellige vanndråper og forskjellige typer korn. Tanken er å bygge en katalog over påvirkningsparametere og resulterende kraterformer, noe som kan bidra til å løse opprinnelsen til de omstridte fossile regndråpene. Det kan til og med hjelpe planetariske forskere i å rydde den hydrologiske historien til andre planeter i solsystemet, sier Katsuragi, ved å forbinde forbi nedbør til forutsete geologiske egenskaper.

Når det kommer til fotosyntese, utfører planter kvantumberegningOceanic Dead Zones Fortsett å spreAstronautene tar første biter av salat vokst i rommetSoaring City SlickersVil fornyet interessen for kjernefysisk kraft gjenopplive uranindustrien?Hva er neste for NASAs nye astronautklasse?Gå FjerdeTopp Sci / Tech Gaver 2003