수세기 동안 인류는 그것들을 '별똥별'이라 부르고 넘어가는 데 만족해 왔다. 그러나 과학자들은 이제 우주 암석이 지구 대기권으로 돌진할 때—그리고 결정적으로—그 여정에서 살아남을 때 무슨 일이 일어나는지 더 자세히 들여다보았다. 75건의 운석 낙하 영상과 사진을 조사한 뒤, 연구자들은 이 물체들이 운석으로 변하는 과정을 설명하는 일곱 가지 뚜렷한 단계를 확인했다. 《운석학 및 행성과학(Meteoritics & Planetary Science)》에 발표된 이 분석은 암석이 얼마나 많은 물질을 잃는지, 얼마나 빨리 감속하는지, 그리고 파편이 결국 어디에 떨어지는지를 결정하는 데 용융과 분쇄가 이전에 믿었던 것보다 훨씬 큰 역할을 한다는 사실을 밝혀냈다.

"우리는 단단한 암석이 대기 충돌에서 발생하는 엄청난 열과 눈부신 빛 때문에 증발할 것이라고 생각했습니다,"라고 SETI 연구소와 NASA 에임스 연구센터의 유성 천문학자이자 제1저자인 피터 예니스켄스 박사가 말했다. "대신 우리는 먼저 용융되고 그다음 분쇄되는 과정이 암석이 질량을 잃는 방식을 통제한다는 것을 발견했습니다." 다시 말해, 암석이 그저 타버린다는 낭만적인 개념은 더 폭력적이고 여러 막으로 구성된 드라마로 대체된다.

여정은 지구 상공 높은 곳에서 시작된다. 대기가 충분히 밀도가 높아져 다가오는 암석 앞에 충격파를 만들어내는 1단계다. 암석이 공기 분자와 충돌하면서 표면과 주변 기체가 가열되어 빛나기 시작하고, 흔히 유성 또는 '별똥별'로 알려진 빛의 줄무늬를 만들어낸다. 2단계 동안 유성은 점점 더 밀도가 높은 공기 속으로 이동하며 밝기가 강해진다. 일부 유성은 밝기가 반복적으로 변하는 모습을 보이는데, 이는 회전 속도를 드러낼 수 있다. 조사된 가장 빠르게 회전하는 물체 중 하나는 완전한 회전에 0.5~5초가 걸렸다—암석에게는 어지러운 회전이다.

3단계에 이르면 유성은 훨씬 더 밝아져 화구(fireball)로 발전한다. 이 시점에서 용융이 암석에서 물질을 제거하는 주된 과정이 된다. 강렬한 기류가 표면에서 녹은 물질을 벗겨내며, 이렇게 생긴 물방울은 본체에서 분리된 뒤에도 계속 증발한다. "실험실에서는 그 속도로 자연 대기 진입 시 발생하는 양의 복사를 만들어낼 수 없습니다,"라고 NASA 에임스에 있다가 현재 하이퍼스페이스 테크놀로지스(Hyperspace Technologies, Inc.)의 수석 과학자인 에릭 스턴이 말했다. "암석이 공격적으로 분쇄되고 침식될 수도 있지만, 그렇다면 화구가 밝아지는 방식에서 관찰된 체계성을 기대할 수 없습니다." 번역하자면: 실험실은 우주를 완벽히 재현하지 못하지만, 화구는 대본대로 움직이고 있다.

화구는 약 60킬로미터(약 40마일) 고도에서 4단계에 들어서며, 용융이 비교적 안정적인 균형에 도달한다. 이 단계에서 화구의 밝기는 거의 일정하게 유지되거나 일정한 비율로 증가한다. 연구자들에 따르면 용융만으로도 원래 암석 질량의 최대 40퍼센트를 제거할 수 있다—우주 암석에게는 상당한 다이어트 계획이다.

화구가 더 밀도가 높은 대기층으로 내려가면서 증가하는 기압이 암석을 부수기 시작한다. 이것이 5단계의 시작으로, 본체에서 조각들이 분리되어 반복적인 빛 폭발을 만들어낼 수 있다. 특히 놀라운 발견은 이 분쇄가 시작되는 시점이 얼마나 이른가였다. 연구자들은 암석의 선두 표면에 작용하는 기압이 지구에서 회수된 운석에서 측정된 강도의 약 5분의 1에 불과할 때에도 분쇄가 시작될 수 있음을 발견했다. 그들은 대기 진입 시의 가열과 우주에서의 이전 충돌로 남은 균열이 암석을 충분히 약화시켜 이 예상치 못한 행동을 설명할 수 있다고 제안한다. 이 단계에서 남은 암석은 빠르게 줄어들기 시작하고 상당한 감속을 겪는다. 더 광범위하게 분쇄될수록 속도를 더 빨리 잃는다. "우리는 분쇄로 인한 그 감속을 삭마(ablation)에 기반한 이전의 수학적 설명과 연결할 수 있었습니다,"라고 SETI 연구소의 공동 저자 스투 필로즈가 말했다.

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