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Efecto de la nuez de Brasil medido en condiciones de gravedad lunar y marciana
Tome un recipiente de nueces mixtas, agítelo y examine el contenido. Lo más probable es que las nueces más grandes, las nueces de Brasil, por ejemplo, hayan subido a la cima.
Este fenómeno se denomina efecto nuez de Brasil y se sabe que depende de varios factores, como el tamaño y la forma del recipiente, así como la frecuencia y amplitud de la agitación. Sin embargo, la idea general es que el proceso de agitación crea vacíos en los que pueden caer partículas más pequeñas, pero no más grandes. Esto fuerza a las partículas más grandes a salir a la superficie.
Se cree que este tipo de convección juega un papel importante en los medios granulares. Por ejemplo, la textura de ciertos asteroides solo puede explicarse por el efecto de la nuez de Brasil en el que las partículas más grandes son expulsadas a la superficie.
Una pregunta clave para comprender este proceso es cómo la fuerza de gravedad reducida en otros cuerpos astronómicos podría influir en el efecto de la nuez de Brasil.
Hoy obtenemos una respuesta gracias al trabajo de Carsten Guttler de la Universidad Tecnológica de Braunschweig en Alemania y algunos amigos.
Con un deber admirable, estos muchachos han realizado experimentos estándar del efecto de la nuez de Brasil en un laboratorio ordinario, pero también en un Airbus A300 que vuela arcos parabólicos para simular las fuerzas gravitacionales en la Luna y en Marte. Su equipo experimental consiste en un agitador y una cámara para registrar lo que sucede dentro de su contenedor experimental transparente.
Antes de cada vuelo, Guttler y compañía colocaron una pequeña cantidad de perlas de vidrio verde de 8 mm en el fondo del recipiente, que luego llenaron con perlas de vidrio más pequeñas de 1 mm.
A medida que el recipiente comienza a temblar, pueden ver el movimiento de las cuentas verdes más grandes en el recipiente.
Los resultados son sencillos (aunque un poco ambiguos). Dicen que las fuerzas gravitacionales más fuertes conducen a un efecto más grande de la nuez de Brasil. De hecho, dicen que la relación es más o menos lineal: más gravedad hace que las perlas grandes se eleven más rápido.
En otras palabras, las nueces grandes crecen más rápido en la Tierra que en Marte o la Luna (una frase que probablemente no se incluirá en muchos artículos científicos).
Este no es un resultado del todo caprichoso. Una mejor comprensión del efecto de la nuez de Brasil podría mejorar nuestro conocimiento de la superficie de Marte y la Luna. Además, una buena comprensión de los medios granulares y la forma en que se comportan podría ser crucial cuando se trata de minar asteroides en condiciones de baja gravedad.
Este último escenario puede requerir un poco de trabajo adicional. Guttler y compañía dicen que cuando la gravedad es muy débil, otras fuerzas se vuelven importantes, como la cohesión entre partículas. Entonces, la relación lineal que descubrieron puede no extenderse a estos regímenes de baja gravedad.
Pero esa es una razón tan buena como cualquier otra para volar por los cielos y hacer algunos experimentos más en un cometa vómito.
Ref: arxiv.org/abs/1304.0569 : Convección granular y efecto de nuez de Brasil en gravedad reducida