Jorden är inte främling för meteorer. I själva verket är meteorduschar en regelbunden händelse där små föremål (meteoroider) kommer in i jordens atmosfär och strålar på natthimlen. Eftersom de flesta av dessa föremål är mindre än ett sandkorn når de aldrig ytan och brinner helt enkelt upp i atmosfären. Men varje så ofta kommer en meteor av tillräcklig storlek att göra det igenom och explodera över ytan, där det kan orsaka betydande skador.
Ett bra exempel på detta är Chelyabinsk meteoroid, som exploderade i himlen över Ryssland i februari 2013. Denna incident visade hur mycket skador en luftburst meteorit kan göra och lyfte fram behovet av beredskap. Lyckligtvis indikerar en ny studie från Purdue University att jordens atmosfär faktiskt är en bättre sköld mot meteorer än vi gav den kredit för.
Deras studie, som genomfördes med stöd av NASA: s Office of Planetary Defense, dök nyligen upp i den vetenskapliga tidskriften Meteoritik och planetarisk vetenskap - med titeln “Air Penetration Enhances Fragmentation of Entering Meteoroids”. Studieteamet bestod av Marshall Tabetah och Jay Melosh, en forskarassistent och en professor vid institutionen för jord-, atmosfär- och planetariska vetenskaper (EAPS) vid Purdue University.
Tidigare har forskare förstått att meteoroider ofta exploderar innan de når ytan, men de förlorade när det gällde att förklara varför. För deras studie använde Tabetah och Melosh Chelyabinsk meteoroid som en fallstudie för att bestämma exakt hur meteoroider bryts upp när de träffade vår atmosfär. Då kom explosionen som en överraskning, vilket var vad som möjliggjorde så omfattande skador.
När den gick in i jordens atmosfär skapade meteoroiden en ljus eldklänning och exploderade minuter senare och genererade samma mängd energi som ett litet kärnvapen. Den resulterande chockvågen sprängde ut fönster, skadade nästan 1500 personer och orsakade miljoner dollar i skador. Den skickade också fragment som kastade sig mot ytan som återhämtades, och några användes till och med modemedaljer för Sochi Winter Games 2014.
Men det som också var förvånande var hur mycket av meteroidens skräp som återhölls efter explosionen. Medan meteoroiden själv vägde över 9000 ton (10 000 amerikanska ton), återvanns bara cirka 1800 ton (2 000 amerikanska ton) skräp någonsin. Detta innebar att det hände något i den övre atmosfären som fick den att förlora majoriteten av sin massa.
I syfte att lösa detta började Tabetah och Melosh överväga hur högt lufttryck framför en meteor skulle sippra in i dess porer och sprickor, och pressade meteorens kropp isär och fick den att explodera. Som Melosh förklarade i ett Purdue University News pressmeddelande:
"Det finns en stor lutning mellan högtrycksluft framför meteoren och vakuumet av luft bakom den. Om luften kan röra sig genom passagerna i meteoriten kan den lätt komma in och blåsa av bitar. ”
För att lösa mysteriet där meteoroidmassan gick konstruerade Tabetah och Melosh modeller som kännetecknade Chelyabinsk-meteoroidens inträdesprocess som också tog hänsyn till dess ursprungliga massa och hur den bröt upp vid inträdet. De utvecklade sedan en unik datorkod som tillät både fast material från meteoroidens kropp och luft att existera i någon del av beräkningen. Som Melosh antydde:
”Jag har letat efter något liknande här ett tag. De flesta datorkoder som vi använder för att simulera påverkningar tål flera material i en cell, men de genomsnittliga allt tillsammans. Olika material i cellen använder sin individuella identitet, vilket inte är lämpligt för denna typ av beräkning. ”
Den nya koden gjorde det möjligt för dem att helt simulera utbytet av energi och fart mellan den inträffande meteoroid och den samverkande atmosfäriska luften. Under simuleringarna tilläts luft som pressades in i meteoroiden inuti, vilket sänkte meteoroidens styrka avsevärt. I huvudsak kunde luft nå meteoroidens insidor och fick den att explodera inifrån och ut.
Detta löste inte bara mysteriet om Chelyabinsk-meteoroidens saknade massa gick, det var också i överensstämmelse med luftbristningseffekten som observerades 2013. Studien indikerar också att när det gäller mindre meteroider är Jordens bästa försvar dess atmosfär. Kombinerat med förfaranden för tidig varning, som saknades under Chelyabinsk meteroidhändelse, kan skador undvikas i framtiden.
Detta är verkligen goda nyheter för människor som är oroliga för planetskydd, åtminstone när det gäller små meteroider. Större kommer emellertid sannolikt inte att påverkas av jordens atmosfär. Lyckligtvis gör NASA och andra rymdbyråer en punkt att övervaka dessa regelbundet så att allmänheten kan larmas i god tid om någon avviker för nära jorden. De är också upptagna med att utveckla motåtgärder vid eventuell kollision.
