科学家分析75起陨石坠落事件,揭示太空岩石闯入大气层转化为陨石的7个阶段,熔融与碎裂是减速失重关键。

在传统认知中,太空岩石闯入地球大气层时会在高温与强光中直接蒸发。然而,科学家分析75起记录在视频和照片中的陨石坠落事件后发现,熔融与碎裂才是决定太空岩石失去质量、降低速度并降落到地面的核心机制,而非单纯的蒸发。研究成果已发表于《陨石学与行星科学》。

来自SETI研究所和美国国家航空航天局埃姆斯研究中心的天文学家 Peter Jenniskens 表示,过去人们认为坚硬岩石会在剧烈碰撞中直接气化,但观测表明陨石降落过程可清晰分为7个阶段。

阶段1发生在地球高空。随着空气密度增加,岩石前方形成冲击波,剧烈摩擦使岩石与周围气体发光,形成人们看到的流星。

进入阶段2,岩石降落至更密集的空气层,亮度显著上升。部分岩石因快速旋转而出现定期亮度起伏,最快者每0.5到5秒转动1圈。

流星来的那一夜:科学家破解陨石坠落的7个阶段

阶段3中,流星亮度剧增变成火球,熔融成为质量损失的主因。强风剥离表面熔融物并随之蒸发。超空间技术公司首席科学家 Eric Stern 指出,实验室难以模拟这种极速下的辐射环境,实际亮度和结构变化证实了熔融的主导地位。2023年2月13日出现在法国诺曼底上空的2023CX1号小行星火球,并降落为 Saint-Pierre-le-Viger 陨石,就是典型代表。

当火球降至距地面约60公里时,进入阶段4的熔融平衡期,亮度趋平或稳步上升。仅熔融就能剥离原始岩石多达40%的质量。

随后岩石深入浓密空气,前方压强剧增导致岩石解体,进入阶段5。碎片分离引发多次闪光。碎裂开始时的压强仅为落地陨石测得强度的1/5,SETI研究所的 Stu Pilorz 和美国国家航空航天局埃姆斯研究中心的 Darrel Robertson 指出,这是由于太空中的碰撞裂纹和加热使其提前变脆。若主体后半部保持完整,会形成低压尾流吸附小碎片,使其在地面形成狭长分布带。

流星来的那一夜:科学家破解陨石坠落的7个阶段

阶段6始于主体后部彻底破碎,产生最后一次红光的强烈闪光并向外抛射碎片。Peter Jenniskens 发现,大于20克的陨石抛射更远,且大多来自原始岩石后部。

阶段7中,碎片继续熔融碎裂直至减速到不再发光,表面冷却形成黑褐色的熔壳。失去光芒的碎片在风吹下偏离轨迹,最终作为陨石落到地面。

流星来的那一夜:科学家破解陨石坠落的7个阶段

这项研究为评估潜在的大气空爆小行星提供了重要依据。正如2013年俄罗斯车里雅宾斯克发生的直径20米小行星空爆事件,几米到几十米大的太空巨石均会经历这7个关键阶段。

原文:https://scitechdaily.com/scientists-discover-the-7-stages-a-meteoroid-goes-through-before-hitting-earth/