Нове відкриття щодо метеоритів дозволяє оцінити загрозу при їх входженні в атмосферу

Дослідники спостерігали за фрагментами двох метеорів, нагріваючи їх від кімнатної температури до температури, якої вони досягають при входженні в атмосферу Землі, і зробили важливе відкриття.

Про це розповідають в Університеті Іллінойсу в Урбана-Шампейн (UIUC).

Випарений сульфід заліза залишає після себе порожнечі, що робить матеріал більш пористим. Ця інформація допоможе при прогнозуванні ваги метеора, його ймовірності розпаду на частини та подальшій оцінці ушкоджень у випадку його падіння.

"Ми вилучили зразки з внутрішніх частин, які ще не були піддані сильному теплу середовища входження", - сказав Франческо Панерай, професор кафедри аерокосмічної техніки UIUC. "Ми хотіли зрозуміти, як змінюється мікроструктура метеорита під час його подорожі через атмосферу".

Панерай разом зі співробітниками Дослідницького центру Еймса, NASA, використали метод рентгенівської мікротомографії, який дозволив їм спостерігати за зразками під час їх нагрівання до 1200 градусів за Цельсієм та створювати зображення у трьох вимірах. Досліди були проведені з використанням джерела синхротронного випромінювання Advanced Light Source у Національній лабораторії ім. Лоуренса у Берклі.

"Сульфід заліза всередині метеорита випаровувався при нагріванні. Деякі зерна фактично зникли, залишаючи великі порожнечі у матеріалі", - сказав Панерай. "Ми були здивовані цим спостереженням. Можливість подивитися на внутрішню поверхню метеорита у 3D під час процесу нагрівання привела нас до виявлення поступового збільшення пористості матеріалу при нагріванні. Після цього ми взяли поперечні перерізи матеріалу й подивились на хімічний склад, щоб зрозуміти фазу, що була модифікована нагріванням, змінюючи його пористість."

"Це відкриття надає докази того, що метеоритні матеріали стають пористими та проникними, що, як ми припускаємо, впливає на його міцність та схильність до фрагментації".

НАСА вибрало для вивчення Тамдахт – метеорит, який впав у марокканській пустелі кілька років тому. Але команда дослідників хотіла підтвердити побачене, тому вони повторили експерименти на Тенхемі (впав у Австралії у 1879), щоб побачити, чи поводитиметься метеорит з іншим складом так само. Обидва зразки належали до класу метеоритів, званих хондритами – найбільш поширених серед знайдених метеоритів, які складаються із заліза та нікелю – елементів високої щільності.

"Обидва стали пористими, але розвиток пористості залежить від вмісту сульфідів", - сказав Панерай. "Один з них мав більше сульфідів заліза, які й випаровуються. Ми виявили, що випаровування сульфідів заліза відбувається при помірних температурах входження. Це те, що мало б відбуватися не на зовнішній зоні плавлення метеорита, де температура набагато вища, але безпосередньо під поверхнею".

Установка для експериментів μ-CT зі зразками метеоритів Тамдахт (зверху) та Тенхем (знизу). Credit: DOI: 10.3847/PSJ/ac1749

Дослідження було мотивоване потенційною загрозою, яку представляють для людей метеорити – найяскравішим прикладом може бути Челябінський метеор, який вибухнув в атмосфері Землі у 2013 році та призвів до того, що близько 1500 людей отримали поранення від непрямих наслідків, таких як розбите скло від ударної хвилі. Після цього інциденту NASA створило Програму оцінки астероїдних загроз, щоб надати наукові інструменти, які можуть допомогти особам, які приймають рішення, зрозуміти потенційні метеоритні загрози для населення.

"Більшість космічного матеріалу згорає при його входженні. Атмосфера захищає нас", - сказав Панерай. "Але існують метеорити значних розмірів, які можуть бути небезпечними. Для цих великих об′єктів, імовірність яких попадання в нас не дорівнює нулю, нам потрібно мати інструменти, що дозволяють передбачити, яку шкоду вони завдали б, якщо влучили б у Землю. На основі цих інструментів ми зможемо передбачити, як він входить в атмосферу, його розміри, як він поводиться під час проходження через атмосферу тощо, щоб особи, які приймають рішення, могли вжити зустрічні заходи".

Панерай сказав, що Програма оцінки астероїдних загроз наразі розробляє моделі, щоб показати, як поводяться метеорити, а моделі потребують великої кількості даних. "Ми використовували машинне навчання для аналізу даних, оскільки обсяг даних для аналізу величезний, і нам потрібні ефективні методи".

"Ми також використовуємо інструменти, вдосконалені роками для проєктування гіперзвукових апаратів, і переносимо ці знання для вивчення метеороїдів, єдиних гіперзвукових систем в природі, що дуже захопливо. Це надає НАСА критично важливі дані про мікроструктуру та морфологію поводження звичайного метеорита під час нагрівання, щоб ці особливості можна було інтегрувати в моделі".

Результати роботи опубліковані у Planetary Science Journal та доступні онлайн.

! Читайте ще цікаві новини про космос на сайті, або слідкуйте за ними на Facebook.