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关于陨石的新发现为大气进入威胁评估提供信息

司乐怡
摘要伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的研究人员观察了两颗流星的碎片,因为它们将热量从室温升高到进入地球大气层时达到的温度,并取得了重大发现

伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的研究人员观察了两颗流星的碎片,因为它们将热量从室温升高到进入地球大气层时达到的温度,并取得了重大发现。汽化的硫化铁会留下空隙,使材料更加多孔。这些信息将有助于预测流星的重量、它破裂的可能性以及随后的损坏评估(如果它应该降落)。

UIUC 航空航天工程系教授 Francesco Panerai 说:“我们从尚未暴露于进入环境的高温下的内部提取样品。” “我们想了解陨石在穿过大气层时其微观结构是如何变化的。”

沛纳海和宇航局艾姆斯研究中心的合作者使用 X 射线显微断层扫描技术,当样品加热到 2,200 华氏度时,他们可以观察到位置的样品并创建三维图像。实验是使用劳伦斯伯克利国家实验室的同步加速器高级光源进行的。

“陨石内部的硫化铁在加热时蒸发。一些颗粒实际上消失了,在材料中留下了大空隙,”沛纳海说。“我们对这一观察结果感到惊讶。在加热时以 3D 方式观察陨石内部的能力使我们发现材料孔隙率随着加热而逐渐增加。之后,我们拍摄了材料的横截面并进行了观察了解化学成分,了解因加热而改变的相,改变了其孔隙率。

“这一发现提供了陨石材料变得多孔和可渗透的证据,我们推测这将对其强度和破碎倾向产生影响。”

NASA 选择 Tamdakht 作为案例研究,这是一颗几年前降落在摩洛哥沙漠中的陨石。但是研究小组想要证实他们所看到的,所以他们在 Tenham 上重复了实验,看看不同成分的陨石是否会以同样的方式表现。两个标本都来自一种类似的陨石,称为球粒陨石,这是陨石中最常见的,由铁和镍组成,铁和镍是高密度元素。

“两者都变得多孔,但形成的孔隙率取决于硫化物的含量,”沛纳海说。“两个中的一个有更高的硫化铁,这就是蒸发。我们发现硫化铁的蒸发发生在温和的入口温度。这是会发生的事情,而不是在温度为高很多,但就在表面之下。”

这项研究的动机是陨石对人类构成的潜在威胁——最明显的例子是 2013 年在俄罗斯上空炸毁地球大气层的车里雅宾斯克流星,导致大约 1,500 人因冲击波碎玻璃等间接影响而受伤。在那次事件之后,宇航局创建了小行星威胁评估计划,以提供科学工具,帮助决策者了解陨石对人口的潜在威胁。

“大部分宇宙物质在进入时都会燃烧掉。大气保护着我们,”沛纳海说。“但是有一些非常大的陨石可能是有害的。对于这些撞击我们的概率非零的较大物体,我们需要有工具来预测它们如果撞击地球会造成什么损害。基于这些工具,我们可以预测它如何进入大气层、它的大小、它在穿过大气层时的行为等,以便决策者可以采取对策。”

沛纳海表示,小行星威胁评估计划目前正在开发模型来展示陨石的行为方式,模型需要大量数据。“我们使用机器学习进行数据分析,因为要分析的数据量巨大,我们需要高效的技术。

“我们还使用多年来改进的工具来设计高超音速进入飞行器,并将这些知识转移到流星体的研究中,流星体是自然界中唯一的高超音速系统,这非常令人兴奋。这为 NASA 提供了有关微观结构和形态的关键数据普通陨石在加热过程中的行为方式,以便将这些特征整合到这些模型中。”