Ziemia nie jest obca meteorytom. Deszcz meteorów jest zjawiskiem regularnym, w którym małe obiekty (meteoroidy) wchodzą do atmosfery ziemskiej i promieniują na nocnym niebie. Ponieważ większość tych obiektów jest mniejsza niż ziarnko piasku, nigdy nie docierają do powierzchni i po prostu spalają się w atmosferze. Ale co jakiś czas meteor o wystarczającej wielkości przedostaje się i eksploduje nad powierzchnią, gdzie może spowodować znaczne szkody.
Dobrym przykładem tego jest meteoryt w Czelabińsku, który eksplodował na niebie nad Rosją w lutym 2013 r. Ten incydent pokazał, ile szkód może wyrządzić meteoryt wybuchający w powietrzu, i podkreślił potrzebę przygotowania. Na szczęście, nowe badania z Uniwersytetu Purdue wskazują, że atmosfera Ziemi jest w rzeczywistości lepszą tarczą przed meteorami, niż to sobie przypisaliśmy.
Ich badanie, które zostało przeprowadzone przy wsparciu Biura Obrony Planetarnej NASA, pojawiło się niedawno w czasopiśmie naukowym Meteoritics and Planetary Science - zatytułowany „Przenikanie powietrza zwiększa fragmentację wchodzących w nie meteorytów”. Zespół badawczy składał się z Marshalla Tabetah i Jaya Melosha, postdoc współpracownika naukowego i profesora odpowiednio na Wydziale Nauk o Ziemi, Atmosferze i Planetarnych (EAPS) na Purdue University.
W przeszłości badacze rozumieli, że meteoroidy często eksplodują przed dotarciem na powierzchnię, ale nie potrafili wyjaśnić, dlaczego. Ze względu na swoje badania Tabetah i Melosh wykorzystali meteoroid w Czelabińsku jako studium przypadku, aby dokładnie ustalić, w jaki sposób meteoroidy rozpadają się, gdy uderzają w naszą atmosferę. W tym czasie eksplozja była niespodzianką, co pozwoliło na tak rozległe uszkodzenia.
Gdy weszła w atmosferę Ziemi, meteoroid utworzył jasną kulę ognia i wybuchł kilka minut później, generując taką samą ilość energii jak mała broń nuklearna. Powstała fala uderzeniowa wysadziła okna, raniąc prawie 1500 osób i powodując szkody w milionach dolarów. Wysłano także fragmenty ciskające w kierunku powierzchni, które zostały odzyskane, a niektóre zostały nawet wykorzystane do zdobycia medali na Zimowe Igrzyska Olimpijskie w Soczi 2014.
Ale zaskakujące było również to, jak wiele resztek meteroidu zostało odzyskanych po wybuchu. Podczas gdy sam meteoroid ważył ponad 9000 ton metrycznych (10 000 ton amerykańskich), odzyskano tylko około 1800 ton metrycznych (2000 ton amerykańskich). Oznaczało to, że coś się wydarzyło w górnej atmosferze, co spowodowało utratę większości jego masy.
Szukając rozwiązania tego problemu, Tabetah i Melosh zaczęli zastanawiać się, jak wysokie ciśnienie powietrza przed meteorytem przeniknie do jego porów i pęknięć, odsuwając ciało meteora na bok i powodując jego wybuch. Jak wyjaśnił Melosh w komunikacie prasowym Purdue University News:
„Istnieje duży gradient między wysokociśnieniowym powietrzem przed meteorem a próżnią powietrza za nim. Jeśli powietrze może przepływać przez kanały meteorytu, może łatwo dostać się do środka i zdmuchnąć kawałki. ”
Aby rozwiązać zagadkę dokąd zmierza masa meteoroidu, Tabetah i Melosh skonstruowali modele charakteryzujące proces wejścia meteoroidu w Czelabińsku, który również uwzględnił jego pierwotną masę i sposób jego rozpadu przy wejściu. Następnie opracowali unikalny kod komputerowy, który pozwalał istnieć zarówno ciałom stałym z ciała meteoroidu, jak i powietrza w dowolnej części obliczeń. Jak wskazał Melosh:
„Od jakiegoś czasu szukałem czegoś takiego. Większość kodów komputerowych, których używamy do symulacji uderzeń, może tolerować wiele materiałów w komórce, ale uśredniają wszystko razem. Różne materiały w komórce wykorzystują swoją indywidualną tożsamość, co nie jest odpowiednie do tego rodzaju obliczeń. ”
Ten nowy kod pozwolił im w pełni zasymulować wymianę energii i pędu między wchodzącym meteoroidem a oddziałującym powietrzem atmosferycznym. Podczas symulacji pozwolono, aby powietrze wypchnięte do meteoroidu przenikało do środka, co znacznie obniżyło siłę meteoroidu. Zasadniczo powietrze było w stanie dotrzeć do wnętrza meteoroidu i spowodować jego wybuch od wewnątrz.
To nie tylko rozwiązało zagadkę, w którą stronę poszła brakująca masa meteorytu czelabińskiego, ale było również zgodne z efektem wybuchu powietrza zaobserwowanym w 2013 roku. Badanie wskazuje również, że jeśli chodzi o mniejsze meteroidy, najlepszą obroną Ziemi jest jej atmosfera. W połączeniu z procedurami wczesnego ostrzegania, których brakowało podczas meteroidów w Czelabińsku, urazów można uniknąć w przyszłości.
To z pewnością dobra wiadomość dla osób zainteresowanych ochroną planet, przynajmniej jeśli chodzi o małe meteroidy. Jednak na większe nie będzie miała wpływu atmosfera ziemska. Na szczęście NASA i inne agencje kosmiczne starają się regularnie je monitorować, aby społeczeństwo mogło zostać ostrzeżone z dużym wyprzedzeniem, jeśli ktoś zbliży się zbyt blisko Ziemi. Zajmują się także opracowywaniem środków zaradczych na wypadek ewentualnej kolizji.
