人们通常认为,坠落的太空岩石在进入大气层时会因巨大的摩擦和高温而直接汽化,但这一看法其实是错误的。由SETI研究所和NASA艾姆斯研究中心的彼得·詹尼斯肯斯博士领导的天文学家团队,分析了75次有记录的陨石坠落事件的视频和光度曲线,据infohub.kz网站报道。

这项发表在《陨石学与行星科学》期刊上的研究,划分出七个连续的物理阶段,它们决定了天体的质量损失、减速过程以及碎片坠落地面的方式。研究人员证明,决定小行星轨迹和爆炸性质的,是熔融和早期碎裂,而非摩擦导致的汽化。

第一阶段是激波的形成。在高空,空气密度已足以在物体前方形成激波。气体和物体表面被加热,产生发光现象,也就是人们熟悉的流星。

第二阶段是进入稠密大气层并发生旋转。随着物体深入大气层,亮度不断增强。这一阶段亮度的周期性波动可以用来测量岩石的自转速度:在研究对象中,转速最快的天体完成一整圈自转仅需0.5至5秒。

第三阶段是火流星的形成与剧烈熔融。高速迎面气流开始剥离岩石表面的熔融物质。熔滴脱落,并在物体后方以尾迹的形式汽化。

第四阶段是烧蚀在约60公里高度趋于稳定。此时熔融过程达到准平衡状态:火流星的亮度趋于稳定或平缓上升。通过熔融和熔滴被吹散,天体可能损失高达40%的初始质量。

第五阶段是早期机械碎裂。不断增大的空气压力开始使岩石破裂。一个出人意料的发现是,碎裂开始时的气动压力仅为幸存陨石机械强度的五分之一。其原因在于热应力和天体在太空中就已形成的内部裂纹。在这一阶段,速度急剧下降。当岩石后部仍保持完整时,其后方会形成低压区,将细小碎片吸入,从而在地面形成一条狭窄的碎片坠落带。

第六阶段是最终爆炸,即后部碎裂。当岩石后部彻底裂开时,会出现明亮的闪光——火流星爆炸。由于此时天体已大幅减速,这次闪光呈红色,与早期阶段的淡绿色调不同。质量超过20克的大块碎片以很高的相对速度向四周飞散。

第七阶段是暗飞与坠落。剩余的碎块继续减速,停止熔融,并覆盖上一层薄薄的熔壳。失去可见光后,它们穿过大气低层,被风吹偏,最终以陨石的形式落到地面。

作者强调,尺寸可达数十米的潜在危险小行星,包括2013年的车里雅宾斯克小行星,也会经历同样的物理阶段。所获得的数学模型将有助于在评估行星安全时更准确地计算天体在大气中爆炸的高度和威力。