Effet de la noix du Brésil mesuré dans des conditions de gravité lunaire et martienne

Prenez un récipient de noix mélangées, secouez-le et examinez le contenu. Il y a de fortes chances que les plus grosses noix, les noix du Brésil par exemple, se soient hissées au sommet.

Ce phénomène s'appelle l'effet noix du Brésil et est connu pour dépendre d'un certain nombre de facteurs, tels que la taille et la forme du conteneur ainsi que la fréquence et l'amplitude des secousses. Cependant, l'idée générale est que le processus d'agitation crée des vides dans lesquels des particules plus petites, mais pas plus grandes, peuvent tomber. Cela force les particules plus grosses à remonter à la surface.

On pense que ce type de convection joue un rôle important dans les milieux granulaires. Par exemple, la texture de certains astéroïdes ne peut s'expliquer que par l'effet noix du Brésil où des particules plus grosses sont refoulées à la surface.

Une question clé pour comprendre ce processus est de savoir comment la force de gravité réduite sur d'autres corps astronomiques pourrait influencer l'effet noix du Brésil.

Aujourd'hui, nous obtenons une réponse grâce au travail de Carsten Guttler de l'Université de technologie de Braunschweig en Allemagne et de quelques amis.

Avec un travail admirable, ces gars-là ont effectué des expériences standard sur l'effet de la noix du Brésil dans un laboratoire ordinaire mais aussi sur un Airbus A300 volant des arcs paraboliques pour simuler les forces gravitationnelles sur la Lune et sur Mars. Leur équipement expérimental se compose d'un agitateur et d'une caméra pour enregistrer ce qui se passe à l'intérieur de leur conteneur expérimental transparent.

Avant chaque vol, Guttler et ses collègues ont placé un petit nombre de billes de verre vertes de 8 mm au fond du conteneur, qu'ils remplissent ensuite avec des billes de verre plus petites de 1 mm.

Lorsque le récipient commence à trembler, ils peuvent voir le mouvement des plus grosses billes vertes dans le récipient.

Les résultats sont simples (bien qu'un peu ambigus). Ils disent que des forces gravitationnelles plus fortes entraînent un effet de noix du Brésil plus important. En fait, ils disent que la relation est à peu près linéaire - plus de gravité fait monter les grosses billes plus rapidement.

En d'autres termes, les grosses noix montent plus vite sur Terre que sur Mars ou sur la Lune (une expression qui ne trouvera probablement pas sa place dans de nombreux articles scientifiques).

Ce n'est pas un résultat tout à fait fantaisiste. Une meilleure compréhension de l'effet noix du Brésil pourrait améliorer notre connaissance de la surface de Mars et de la Lune. De plus, une bonne compréhension des milieux granulaires et de leur comportement pourrait être cruciale lorsqu'il s'agit d'exploiter des astéroïdes dans des conditions de faible gravité.

Ce dernier scénario peut nécessiter un peu de travail supplémentaire. Guttler et ses collègues disent que lorsque la gravité est très faible, d'autres forces deviennent importantes telles que la cohésion entre les particules. Ainsi, la relation linéaire qu'ils ont découverte peut ne pas s'étendre à ces régimes de faible gravité.

Mais c'est une raison aussi bonne que n'importe quelle autre pour s'envoler pour quelques expériences supplémentaires sur une comète vomie.

Réf : arxiv.org/abs/1304.0569 : Convection Granulaire Et L'Effet Noix Du Brésil En Gravité Réduite

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