Учёные подробнее разобрались в том, что происходит с космическими камнями при входе в атмосферу Земли и как они сохраняются до падения на поверхность. Исследователи изучили видеозаписи и фотографии 75 случаев падения метеоритов и выделили семь этапов превращения таких объектов. Работа опубликована в журнале Meteoritics & Planetary Science (метеоритика и планетология).
По словам ведущего автора, метеорного астронома Питера Дженнискенса из Института SETI и Исследовательского центра NASA Ames, раньше считалось, что твёрдые породы испаряются из-за огромного жара и яркого свечения при столкновении с воздухом. «Мы обнаружили, что на самом деле потерю массы породы определяют сначала плавление, а затем дробление», — приводит его слова издание ScienceDaily.
Специалисты установили, что космические тела проходят через семь разных фаз, и на каждой из них преобладают свои физические процессы. Эти процессы влияют на внешний вид камня, его поведение и конечную судьбу. Путь начинается высоко над Землёй, где атмосфера становится достаточно плотной для образования ударной волны перед камнем, а нагрев поверхности и газа порождает светящийся след — метеор, который в народе называют «падающей звездой».
При спуске в более плотные слои яркость метеора растёт, а у некоторых объектов наблюдаются повторяющиеся изменения блеска, по которым можно судить о скорости вращения. Затем метеор превращается в болид, и основную роль начинает играть плавление: поток воздуха срывает расплав с поверхности, образуя капли, которые испаряются уже отдельно от основного тела. По оценкам исследователей, одно только плавление способно унести до 40 процентов первоначальной массы породы.
С погружением в плотные слои атмосферы растущее давление воздуха начинает разрушать камень, и от основного тела отделяются фрагменты, дающие повторные вспышки света. Учёные выяснили, что дробление начинается неожиданно рано — когда давление на переднюю поверхность достигает лишь примерно пятой части прочности метеоритов, найденных на Земле. Причиной могут быть нагрев при входе в атмосферу и трещины, оставшиеся от прежних столкновений в космосе. Форма уцелевшего камня тоже важна: пока его задняя часть цела, она создаёт за собой разрежение, куда устремляются мелкие обломки, и они падают узкой полосой.
Финальное разрушение задней части вызывает яркую вспышку и разлёт фрагментов на повышенных относительных скоростях, причём последние вспышки обычно красные. Долетевшие до поверхности куски изначально были крупными, но по пути теряли массу и скорость, пока не переставали светиться; тогда на них остаётся тонкая корка плавления. Сравнив поведение разных типов пород, авторы определили высоты, на которых материалы вступают в каждую из семи фаз, и отметили, что это помогает понять и поведение более крупных астероидов, включая тела размером от автомобиля до городского квартала. «Астероиды размером до десятков метров тоже представляют собой твёрдые породы, поскольку вращаются быстрее крупных астероидов-«груд щебня», — сказал Дженнискенс. — 20-метровый астероид, вызвавший воздушный взрыв над Челябинском в 2013 году, прошёл те же фазы».