Hvad giver meteoritter deres form? Ny forskning afslører et Guldlok-svar

Meteoroider, der kommer fra det ydre rum, er tilfældigt formet, men mange af disse, som lander på jorden som meteoritter, viser sig at være udskåret i kegler. Forskere har nu fundet ud af, hvordan flyvningens fysik i atmosfæren fører til denne transformation.

Progressionen, opdaget gennem en række replikationseksperimenter i New York Universitys Applied Mathematics Lab, involverer smeltning og erosion under flyvning, hvilket i sidste ende resulterer i en ideel form, når meteoroider slynges gennem atmosfæren. Resultaterne er rapporteret i tidsskriftet Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) .

"Slanke eller smalle kegler vælter og vælter, mens brede kegler flagrer og vugger frem og tilbage, men vi opdagede mellem disse er kegler, der flyver helt lige med deres spids eller spids førende, " forklarer Leif Ristroph, en assisterende professor i NYU's Courant Institute of Mathematical Sciences, der ledede undersøgelsen. "Utroligt nok, disse 'Goldilocks'-kegler med de 'lige rigtige' vinkler matcher nøjagtigt formerne af eroderet ler, der er et resultat af vores eksperimenter, og af faktiske koniske meteoritter."

"Ved at vise, hvordan formen på et objekt påvirker dets evne til at flyve ligeud, vores undersøgelse kaster lidt lys over dette mangeårige mysterium om, hvorfor så mange meteoritter, der ankommer til Jorden, er kegleformede, " tilføjer han.

Kræfterne bag meteoritternes ejendommelige former, som er meteorer eller "stjerneskud", der overlever den flammende flyvning gennem atmosfæren og lander på Jorden, har længe været et mysterium.

"Meteoritternes former er ikke, som de er i rummet, da de faktisk er smeltet, eroderet, og omformet ved atmosfærisk flyvning, " forklarer Ristroph. "Mens de fleste meteoritter er tilfældigt formede 'klatter, ' overraskende mange - nogle siger omkring 25 procent - er 'orienterede meteoritter, ' og komplette prøver af disse ligner næsten perfekte kegler."

For at udforske de kræfter, der producerer kegleformede meteoritter, forskerne, som inkluderede Jun Zhang, en professor i fysik og matematik ved Courant Institute og NYU Shanghai, replikerede meteoroider, der rejser gennem det ydre rum:lerobjekter, fastgjort til en stang, tjente som "spotteoritter", der eroderer, mens de bevæger sig gennem vand.

De lerobjekter, der blev holdt i vandstrømmen, blev til sidst skåret ud i kegler af samme kantet som koniske meteoritter - ikke for slanke og ikke for brede.

Imidlertid, forskerne erkendte begrænsningerne ved dette eksperimentelle design:i modsætning til lerobjekterne, faktiske flyvende meteoroider holdes ikke i en fast position og kan frit rotere, tumle, og spin. Denne sondring rejste følgende spørgsmål:hvad gør det muligt for meteoritter at holde en fast orientering og med succes nå Jorden?

Holdet, som også omfattede Khunsa Amin og Kevin Hu, begge NYU bachelorer, og Jinzi Huang, en NYU ph.d.-studerende på tidspunktet for arbejdet, derefter udført yderligere eksperimenter, hvor de undersøgte, hvordan forskellige formede kegler faldt gennem vand. Her opdagede de, at smalle kogler vælter, mens brede kogler blafrer. Imidlertid, imellem disse to er "lige rigtige" kegleformer, der flyver lige.

"Disse eksperimenter fortæller en oprindelseshistorie for orienterede meteoritter:de meget aerodynamiske kræfter, der smelter og omformer meteoroider under flyvning, stabiliserer også dens kropsholdning, så en kegleform kan udskæres og i sidste ende ankomme til Jorden, " observerer Ristroph. "Dette er endnu en interessant besked, vi lærer fra meteoritter, som er videnskabeligt vigtige som 'fremmede besøgende' på Jorden, hvis sammensætning og struktur fortæller os om universet."