Новое открытие о метеоритах позволяет оценить угрозу при их вхождении в атмосферу

Исследователи наблюдали за фрагментами двух метеоров, нагревая их от комнатной температуры до температуры, которую они достигают при вхождении в атмосферу Земли, и сделали важное открытие.

Об этом рассказывают в Университете Иллинойса в Урбана-Шампейн (UIUC).

Выпаренный сульфид железа оставляет после себя пустоты, что делает материал более пористым. Эта информация поможет при прогнозировании веса метеора, его вероятности распада на части и дальнейшей оценке повреждений в случае его падения.

"Мы изъяли образцы из внутренних частей, которые еще не были подвержены сильному теплую среды вхождения", - сказал Франческо Панерай, профессор кафедры аэрокосмической техники UIUC. "Мы хотели понять, как меняется микроструктура метеорита во время его путешествия через атмосферу".

Панерай вместе с сотрудниками Исследовательского центра Эймса, NASA, использовали метод рентгеновской микротомографии, который позволил им наблюдать за образцами при их нагревании до 1200 градусов по Цельсию и создавать изображения в трех измерениях. Опыты были проведены с использованием источника синхротронного излучения Advanced Light Source в Национальной лаборатории им. Лоуренса в Беркли.

"Сульфид железа внутри метеорита испарялся при нагревании. Некоторые зерна фактически исчезли, оставляя большие пустоты в материале", - сказал Панерай. "Мы были удивлены этим наблюдением. Возможность посмотреть на внутреннюю поверхность метеорита в 3D в процессе нагрева привела нас к выявлению постепенного увеличения пористости материала при нагревании. После этого мы взяли поперечные сечения материала и посмотрели на химический состав, чтобы понять фазу, которая была модифицирована нагревом, изменяя его пористость."

"Это открытие предоставляет доказательства того, что метеоритные материалы становятся пористыми и проницаемыми, что, как мы предполагаем, влияет на его прочность и склонность к фрагментации".

НАСА выбрало для изучения Тамдахт – метеорит, упавший в марокканской пустыне несколько лет назад. Но команда исследователей хотела подтвердить увиденное, поэтому они повторили эксперименты на Тенхеме (упал в Австралии в 1879), чтобы увидеть, будет ли вести себя метеорит с другим составом так же. Оба образца принадлежали к классу метеоритов, называемых хондритами – наиболее распространенных среди найденных метеоритов, состоящих из железа и никеля – элементов высокой плотности.

"Оба стали пористыми, но развитие пористости зависит от содержания сульфидов", - сказал Панерай. "Один из них имел больше сульфидов железа, которые и испаряются. Мы обнаружили, что испарение сульфидов железа происходит при умеренных температурах вхождения. Это то, что должно происходить не на внешней зоне плавления метеорита, где температура намного выше, но непосредственно под поверхностью".

Установка для экспериментов μ-CT с образцами метеоритов Тамдахт (сверху) и Тенхем (снизу). Credit: DOI: 10.3847/PSJ/ac1749

Исследование было мотивировано потенциальной угрозой, которую представляют для людей метеориты – ярким примером может быть Челябинский метеор, взорвавшийся в атмосфере Земли в 2013 году и привел к тому, что около 1500 человек получили ранения от косвенных последствий, таких как разбитое стекло от ударной волны. После этого инцидента NASA создало Программу оценки астероидных угроз, чтобы предоставить научные инструменты, которые могут помочь лицам, принимающим решения, понять потенциальные метеоритные угрозы для населения.

"Большинство космического материала сгорает при его вхождении. Атмосфера защищает нас", - сказал Панерай. "Но существуют метеориты внушительных размеров, которые могут быть опасными. Для этих крупных объектов, вероятность которых попадания в нас не равна нулю, нам нужно иметь инструменты, позволяющие предсказать, какой вред они нанесли бы, если попали бы в Землю. На основе этих инструментов мы сможем предсказать, как он входит в атмосферу, его размеры, как он ведет себя при прохождении через атмосферу и т.д., чтобы лица, принимающие решения, могли принять встречные меры".

Панерай сказал, что Программа оценки астероидных угроз сейчас разрабатывает модели, чтобы показать, как ведут себя метеориты, а модели требуют большого количества данных. "Мы использовали машинное обучение для анализа данных, поскольку объем данных для анализа огромный, и нам нужны эффективные методы".

"Мы также используем инструменты, усовершенствованные годами для проектирования гиперзвуковых аппаратов, и переносим эти знания для изучения метеороидов, единых гиперзвуковых систем в природе, что очень увлекательно. Это дает НАСА критически важные данные о микроструктуре и морфологии поведения обычного метеорита при нагревании, чтобы эти особенности можно было интегрировать в модели".

Результаты работы опубликованы в Planetary Science Journal и доступны онлайн.

! Читайте еще интересные новости о космосе на сайте или следите за ними на Facebook.