Bild https://www.seti.org En stenmeteorit i NASA Ames Research Centers Arcjet Interaction Heating Facility. En tunn svart linje avgränsar hållaren som bär upp stenen (vänster). Luftflödet går från vänster till höger. Smälta delar strömmar från meteoritytan och en tunn chockvåg syns framför stenen. Källa: Foto: NASA Ames/SETI Institute, med tillstånd av Zev Hoover och Ron Dantowitz, Dexter Southfield Schools/MARS Scientific.
Vi antar att sten skulle avdunsta av den enorma värme och ljusskenet som genereras vid luftkollisionen," beskriver meteorastronomen och huvudförfattaren till studien (se nedan) Dr. Peter Jenniskens från SETI-institutet och NASA Ames Research Center. "Vi fann istället att först smälter stenen av värmen och sedan fragmenteras den och förlorar massa."
Teamet upptäckte att ett eldklot går igenom sju steg. fas 1 är när den rör sig genom jordens atmosfär. Varje steg formas av olika fysiska processer. Då luften är tillräckligt tät för att skapa en chockvåg framför den fallande stenen. Kollisionen med luftmolekyler värmer stenen och gasen runt omkring tills objektet lyser. Detta är vad vi ser som en meteorit (stjärnfall)."
När stenen faller ner i tätare luft börjar fas 2 och meteoren ses ljusna. Vissa meteorer snurrar snabbt genom att ändra ljusstyrka i ett regelbundet mönster. De snabbast snurrande stenarna i studien gjorde ett helt varv var 0,5 till 5:e sekund. I fas 3 blir meteoren än ljusare och förvandlas till en eldklot. Forskarna fann att smältning nu orsakar det mesta av stenens massförlust. Den snabbt rörliga luften drar bort smält material från ytan och lämnar droppar kvar som fortsätter att avdunsta.
"I laboratoriet kan vi inte generera den mängd strålning som sker i ett naturligt atmosfäriskt inträde i dessa hastigheter," beskriver Eric Stern, tidigare på NASA Ames och nu chefsforskare på Hyperspace Technologies, Inc. "Sten skulle kunna fragmenteras aggressivt men då skulle vi inte förvänta oss den observerade systematik i hur eldbollar blir ljusare."
På cirka 60 kilometer höjd ovan jorden når eldklotet fas 4 genom att lägga sig i en smältjämvikt. Dess ljusstyrka är densamma eller växer i jämn takt. Stenen kan till slut förlora upp till 40 procent av sin massa bara genom att smälta.
Djupare i atmosfären gör högre tryck att berget bryts isär, vilket startar fas 5. Eldklotet kan då flamma upp flera gånger när bitar lossnar.
Forskarna upptäckte att sten börjar brytas sönder när lufttrycket framför stenen bara är ungefär en femtedel av styrkan som uppmätts i meteoriter som hittats på jorden. Man tror att värme och sprickor från tidigare kollisioner i rymden kan förklara varför stenarna bryts tidigare än väntat.
Först vid denna tidpunkt blir den återstående bergarten snabbt mindre och saktar ner avsevärt, snabbare om stenen bryts aggressivt. När baksidan av stenen slutligen bryts sönder i fas 6 ger eldklotet ifrån sig en sista ljus flamma och skickar ut stenbitar snabbt. Eftersom ursprungstenen (meteoren) redan har saktat ner i hastighet är dessa sena utbrott vanligtvis röda istället för det klart gröna som tidigare.
"Den sista störningen skickar fragment ut i högre relativa hastigheter," beskriver Jenniskens. "Vid tidigare fall märkte vi att meteoriter större än cirka 20g tenderade att vara utspridda på en bredare yta och många kom från ytan av den ursprungliga meteorens baksida."
Meteoriterna som når marken började som större bitar, men de smälte mer och bröts sönder ytterligare innan de saktade ner farten tillräckligt för att nå marken och inte brinna upp i atmosfären.
I fas 7 fortsätter smältning och fragmentering tills de sista bitarna saktar ner tillräckligt och sluta lysa. Vindarna kan sedan blåsa de mörka fragmenten ur kurs när de faller till marken som meteoriter.
Studien kan läsas här.
