太空岩石的哪一部分一直存活到地面?

Jenniskens 在苏丹努比亚沙漠的地面上发现了来自小行星 2008 TC3 背面的陨石。 图片来源:P. Jenniskens/SETI 研究所/NASA 艾姆斯研究中心

当一颗小型小行星从太空进入地球大气层时,它的表面被残酷地加热,导致融化和破碎。 因此,为什么地表附近的岩石会以陨石的形式存在于地面上,这一直是个谜。 这个谜团在一项关于小行星 2008 TC3 炽热进入的新研究中得到了解决,该研究于今天在线发表在 Meteoritics and Planetary Science 上。

SETI 研究所和美国宇航局艾姆斯研究中心的主要作者和流星天文学家彼得詹尼斯肯斯说:“我们的大多数陨石从葡萄柚大小的岩石落到小型汽车上。” “那么大的岩石在短暂的流星阶段旋转得不够快,无法散发热量,我们现在有证据表明背面可以幸存到地面。”

2008 年,一颗 6 米大小的小行星被称为 2008 TC3 在太空中被发现,并在它撞击地球大气层之前跟踪了 20 多个小时,形成了一颗明亮的流星,在苏丹努比亚沙漠上空解体。 分裂在 7 x 30 公里的区域内散布了一阵陨石。 Jenniskens 与喀土穆大学教授 Muawia Shaddad 和他的学生合作回收这些陨石。

“在一系列专门的搜索活动中,我们的学生发现了 600 多颗陨石,其中一些有拳头那么大,但大多数都不及缩略图,”沙达德说。 “对于每颗陨石,我们都记录了发现位置。”

在垂直于小行星路径进行网格搜索时,研究人员惊讶地发现拳头大小的较大陨石比较小的陨石分布得更多。 他们与美国宇航局艾姆斯研究中心的美国宇航局小行星威胁评估项目 (ATAP) 合作,决定进行调查。

“当小行星接近地球时,它的亮度因旋转和翻滚而闪烁,”ATAP 的理论天文学家达雷尔罗伯逊说。 “正因为如此,小行星 2008 TC3 的独特之处在于我们知道小行星进入地球大气层时的形状和方向。”

罗伯逊创建了 2008 年 TC3 进入地球大气层的流体动力学模型,展示了小行星怎样融化和分裂。 观测到的流星亮度和尘埃云高度用于校准模型中识别的现象的高度。

“由于高速进入,我们发现这颗小行星在大气中形成了近乎真空的尾流,”罗伯逊说。 “第一批碎片来自小行星的侧面,倾向于移动到尾流中,在那里它们混合并以较低的相对速度坠落到地面。”

在落到地面的同时,最小的陨石很快就因与大气的摩擦而停止,坠落 close 到破裂点,而较大的陨石更难停止并进一步下降。 结果,大多数回收的陨石都是在小行星路径上一条 1 公里宽的窄带上发现的。

罗伯逊说:“这颗小行星在前部融化得越来越多,直到小行星后部和底部后部幸存的部分突然坍塌并碎成许多块。” “底背能幸存下来是因为小行星的形状。”


小行星 2008 TC3 在进入地球大气层时的熔化和最终解体的计算机模拟。 图片来源:美国宇航局艾姆斯研究中心的 D. Robertson

不再被小行星本身的冲击所困,各个碎片的冲击现在将它们击退,使这些最终碎片以更高的相对速度向外飞去。

詹尼斯肯斯说:“2008 年 TC3 中最大的陨石比小的陨石分布得更广,这意味着它们起源于这次最终的崩塌。” “根据发现它们的位置,我们得出结论,这些碎片一直到地面都相对较大。”

大陨石在地面上的位置仍然反映了它们在原始小行星背部和底部后部的位置。

“这颗小行星是混杂的岩石,”月球与行星研究所 (USRA) 的合著者 Cyrena Goodrich 说。 古德里奇领导了一个陨石小组,他们确定了大块区域中每个回收碎片的陨石类型。

研究人员发现,不同的陨石类型在地面上是随机分布的,因此在原始小行星中也是随机分布的。

“这与其他类似陨石的事实一致,尽管规模要小得多,但也含有随机混合物,”古德里奇说。

这些结果也可能有助于了解其他陨石坠落。 小行星在太空中暴露于宇宙射线,产生低水平的放射性,并且更接近地表。

“从那种放射性中,我们经常发现陨石不是来自更好的屏蔽内部,”詹尼斯肯斯说。 “我们现在知道它们来自小行星背面的表面。”