I århundraden har mänskligheten nöjt sig med att kalla dem 'stjärnfall' och gått vidare. Men forskare har nu tagit en närmare titt på vad som händer när rymdstenar störtar in i jordens atmosfär och – avgörande – överlever färden. Efter att ha granskat video och fotografier av 75 meteoritfall har forskare identifierat sju distinkta stadier som beskriver hur dessa objekt förvandlas till meteoriter. Analysen, som publicerats i Meteoritics & Planetary Science, avslöjar att smältning och sönderfall spelar en mycket större roll än man tidigare trott för att avgöra hur mycket material en sten förlorar, hur snabbt den saktar ner och var dess fragment till slut landar.

"Vi brukade tro att solida stenar skulle avdunsta från den enorma värme och det bländande ljus som genereras i luftkollisionen", säger meteorforskaren och huvudförfattaren Dr. Peter Jenniskens vid SETI Institute och NASA Ames Research Center. "Vi fann istället att först smältning och sedan fragmentering styr hur en sten förlorar massa." Med andra ord: den romantiska föreställningen om en sten som helt enkelt brinner upp ersätts av ett mer våldsamt drama i flera akter.

Resan börjar i Fas 1, högt ovanför jorden, där atmosfären blir tillräckligt tät för att den inkommande stenen ska generera en chockvåg framför sig. När stenen kolliderar med luftmolekyler värms både dess yta och den omgivande gasen upp och börjar glöda, vilket producerar det ljusstråk som vanligtvis kallas meteor eller 'stjärnfall'. Under Fas 2 färdas meteoren in i allt tätare luft, vilket får dess ljusstyrka att intensifieras. Vissa meteorer uppvisar också upprepade förändringar i ljusstyrka, vilket kan avslöja hur snabbt de roterar. Bland de snabbast roterande objekten som undersöktes tog en fullständig rotation mellan 0,5 och 5 sekunder – en svindlande rotation för en sten.

I Fas 3 har meteoren blivit mycket ljusare och utvecklats till en eldkula. Vid denna punkt blir smältning den primära processen som ansvarar för att avlägsna material från stenen. Det intensiva luftflödet sliter bort smält material från ytan och producerar droppar som fortsätter att avdunsta efter att ha separerat från huvudkroppen. "I laboratoriet kan vi inte generera den mängd strålning som uppstår vid ett naturligt atmosfäriskt inträde vid dessa hastigheter", säger Eric Stern, tidigare vid NASA Ames och nu chefsforskare vid Hyperspace Technologies, Inc. "Stenen skulle kunna fragmenteras och eroderas aggressivt istället, men då skulle vi inte förvänta oss den observerade systematik i hur eldkulor ljusnar." Översättning: laboratoriet kan inte riktigt replikera kosmos, men eldkulorna beter sig enligt manus.

Eldkulan går in i Fas 4 på en höjd av ungefär 60 kilometer (cirka 40 miles), när smältningen når en relativt stabil balans. Under detta stadium förblir eldkulans ljusstyrka antingen nästan konstant eller ökar i jämn takt. Enligt forskarna kan enbart smältning i slutändan avlägsna så mycket som 40 procent av den ursprungliga stenens massa – en betydande bantningsplan för en rymdsten.

När eldkulan sjunker ner i tätare lager av atmosfären börjar det ökande lufttrycket spräcka stenen. Detta markerar början på Fas 5, när bitar separerar från huvudkroppen och kan producera upprepade ljusblixtar. En särskilt överraskande upptäckt var hur tidigt detta sönderfall börjar. Forskarna fann att stenar kan börja fragmenteras när lufttrycket som verkar på deras framsidor når bara omkring en femtedel av den styrka som uppmätts i meteoriter som återfunnits på jorden. De föreslår att uppvärmning under atmosfäriskt inträde, tillsammans med sprickor från tidigare kollisioner i rymden, kan försvaga stenarna tillräckligt för att förklara detta oväntade beteende. Det är under detta stadium som den återstående stenen börjar krympa snabbt och upplever betydande inbromsning. Ju mer omfattande den fragmenteras, desto snabbare förlorar den fart. "Vi kunde koppla denna inbromsning från fragmentering till de tidigare matematiska beskrivningarna baserade på ablation", säger medförfattaren Stu Pilorz vid SETI Institute.

Th