地球对流星并不陌生。 实际上,这种现象经常发生,小物体(流星体)进入地球大气层并在夜空中辐射。
由于大多数这些物体都比一粒沙子还小,因此它们永远不会到达地表,只会在大气中燃烧。
但时不时地,一颗足够大的流星会穿过并在地表上方爆炸,从而造成相当大的损害。
一个很好的例子是车里雅宾斯克流星体2013 年 2 月,它在俄罗斯上空爆炸。这一事件证明了空爆陨石可以造成多大的破坏,并强调了做好准备的必要性。
幸运的是,一个新研究普渡大学的一项研究表明,地球大气层实际上比我们想象的更能抵御流星。
他们的研究是在美国宇航局的支持下进行的行星防御办公室,最近出现在科学杂志上流星学和行星科学? 标题为“空气渗透增强了进入流星体的破碎”。
该研究小组由普渡大学地球、大气和行星科学系(EAPS)博士后研究员马歇尔·塔贝塔(Marshall Tabetah)和杰伊·梅洛什(Jay Melosh)组成。
过去,研究人员了解到流星体经常在到达地表之前爆炸,但他们在解释原因时却不知所措。
为了进行研究,塔贝塔和梅洛什使用车里雅宾斯克流星体作为案例研究,以确定流星体撞击我们的大气层时如何分解。
当时,爆炸非常令人意外,因此造成了如此广泛的破坏。
当它进入地球大气层时,流星体产生了一个明亮的火球,并在几分钟后爆炸,产生与小型核武器相同的能量。
由此产生的冲击波炸毁了窗户,造成近 1500 人受伤并造成数百万美元的损失。 它还将碎片抛向地面,这些碎片被回收,有些甚至被用来制作奖牌2014 年索契冬季奥运会。
但同样令人惊讶的是,爆炸后有多少流星体碎片被回收。
虽然流星体本身重量超过 9,000 公吨(10,000 美吨),但仅回收了约 1,800 公吨(2,000 美吨)的碎片。
这意味着高层大气中发生了一些事情,导致它失去了大部分质量。
为了解决这个问题,塔贝塔和梅洛什开始考虑流星前面的高气压会如何渗入流星的毛孔和裂缝,将流星体推开并导致其爆炸。 正如梅洛什在普渡大学新闻中所解释的那样新闻稿:
“流星前面的高压空气和后面的真空空气之间存在很大的梯度。如果空气可以穿过陨石的通道,它就可以很容易地进入陨石内部并吹掉碎片。”
为了解开流星体质量去向的谜团,塔贝塔和梅洛什构建了描述车里雅宾斯克流星体进入过程的模型,该模型还考虑了其原始质量以及进入时的分解方式。
然后他们开发了一种独特的计算机代码,允许来自流星体主体的固体材料和空气存在于计算的任何部分。 正如梅洛什指出的:
“我一直在寻找这样的东西有一段时间了。我们用于模拟影响的大多数计算机代码都可以容忍细胞中的多种材料,但它们会将所有材料平均在一起。细胞中的不同材料使用它们各自的身份,即不适合这种计算。”
这个新代码使他们能够完全模拟进入的流星体与相互作用的大气之间的能量和动量交换。
在模拟过程中,被推入流星体的空气可以渗透到内部,这大大降低了流星体的强度。 从本质上讲,空气能够到达流星体的内部并导致其从内向外爆炸。
这不仅解开了车里雅宾斯克流星体失踪质量去向的谜团,也与2013年观测到的空气爆发效应相一致。
该研究还表明,对于较小的流星体,地球最好的防御是其大气层。
结合车里雅宾斯克流星体事件期间缺乏的早期预警程序,未来可以避免伤害。