几个世纪以来,人类一直满足于称它们为“流星”然后继续过日子。但科学家们现在更仔细地研究了太空岩石冲入地球大气层时发生了什么——以及关键的是——它们如何幸存下来。在检查了75次陨石坠落的视频和照片后,研究人员确定了七个不同的阶段,描述了这些物体如何转变为陨石。这项发表在《陨石学与行星科学》上的分析揭示,熔化和分裂在决定岩石损失多少物质、减速多快以及碎片最终落在何处方面所起的作用远比之前认为的要大。

“我们过去认为,固体岩石会因空气碰撞中产生的巨大热量和耀眼亮光而蒸发,”陨石天文学家、SETI研究所和NASA艾姆斯研究中心的资深作者彼得·詹尼斯肯斯博士说。“我们发现,首先是熔化,然后是碎裂,控制着岩石如何损失质量。”换句话说,岩石仅仅燃烧殆尽的浪漫观念被一场更暴力、多幕的戏剧所取代。

旅程始于第一阶段,在地球高空,大气变得足够稠密,使 incoming 岩石在其前方产生冲击波。当岩石与空气分子碰撞时,其表面和周围气体都会升温并开始发光,产生通常被称为流星或“ shooting star”的光迹。在第二阶段,流星进入越来越稠密的空气,使其亮度增强。一些流星还显示出重复的亮度变化,这可以揭示它们旋转的速度。在检查的最快旋转物体中,完整旋转一次需要0.5到5秒——对岩石来说这是令人眩晕的旋转。

到第三阶段,流星变得明亮得多,发展成火球。此时,熔化成为从岩石上剥离物质的主要过程。强烈的气流从其表面剥离熔融物质,产生液滴,这些液滴在从主体分离后继续蒸发。“在实验室中,我们无法产生自然大气进入时以那些速度发生的辐射量,”曾在NASA艾姆斯工作、现为Hyperspace Technologies, Inc.首席科学家的埃里克·斯特恩说。“岩石可能会剧烈碎裂和侵蚀,但那样我们就不会预期观察到火球变亮的系统性规律。”翻译:实验室无法完全复制宇宙,但火球的行为符合剧本。

火球在约60公里(约40英里)的高度进入第四阶段,此时熔化达到相对稳定的平衡。在这个阶段,火球的亮度要么几乎保持不变,要么以稳定的速率增加。据研究人员称,仅熔化最终就能去除原始岩石质量的40%——对太空岩石来说这是一个显著的减肥计划。

当火球下降到更稠密的大气层时,增加的气压开始使岩石破裂。这标志着第五阶段的开始,此时碎片从主体分离,并能产生重复的光爆发。一个特别令人惊讶的发现是这种分裂开始得有多早。研究人员发现,当作用在岩石前表面的气压仅达到地球上回收的陨石中测得强度的约五分之一时,岩石就可能开始碎裂。他们认为,大气进入期间的加热,加上太空中先前碰撞留下的裂缝,可能削弱岩石,足以解释这种意外行为。正是在这个阶段,剩余的岩石开始迅速缩小并经历大幅减速。碎裂越广泛,速度损失越快。“我们能够将碎裂导致的减速与先前基于烧蚀的数学描述联系起来,”SETI研究所的合著者斯图·皮洛兹说。

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