Al estudiar 75 meteoritos que caen a la Tierra, los científicos han identificado las siete etapas por las que pasa una roca espacial cuando choca contra nuestra atmósfera, cada una de las cuales está determinada por diferentes procesos físicos.
La investigación encontró que hay más factores además de la mera evaporación que determinan cómo los fragmentos de asteroides y cometas pierden masa y velocidad al atravesar la atmósfera antes de estrellarse contra el suelo como meteoritos. Además de “quemarse” en la atmósfera, las rocas espaciales también pasan por períodos de fusión y fragmentación que ocurren en diferentes altitudes.
Además de arrojar luz sobre los ciclos de vida de los meteoritos, la investigación del equipo podría ayudarnos a comprender mejor qué sucedería si un asteroide grande y potencialmente peligroso entrara en la atmósfera de la Tierra.
“Solíamos pensar que las rocas sólidas se evaporarían debido al enorme calor y la luz brillante generada en la colisión aérea”, dijo en un comunicado el líder del equipo Peter Jenniskens del Instituto SETI y el Centro de Investigación Ames de la NASA. “En cambio, descubrimos que primero la fusión y luego la fragmentación controlan cómo una roca pierde masa”.
Siete etapas hasta Earthfall
La primera etapa, la fase 1, identificada por el equipo, comienza en lo alto de la atmósfera terrestre. La roca espacial que cae crea una onda de choque frente a ella que la calienta a ella y al gas que la rodea. Esto convierte la roca espacial que cae en una “estrella fugaz” que surca el cielo.
La fase 2 comienza cuando el fragmento alcanza un aire más denso y el meteoro comienza a brillar. En esta etapa, los astrónomos pueden determinar cómo gira la roca basándose en los cambios de brillo.
Este brillo continúa hasta la fase 3, momento en el que la roca espacial se convierte en una bola de fuego. El equipo descubrió que es en esta etapa cuando la roca que cae pierde la mayor masa al fundirse. Esto sucede cuando el aire fluye rápidamente alrededor de la roca y aleja la materia derretida, dejando un rastro de gotas que continúan evaporándose.
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A unos 60 kilómetros (40 millas) sobre la superficie de la Tierra comienza la fase 4, en la que la bola de fuego alcanza un equilibrio de fusión. En este punto, la roca espacial inicial puede haber perdido hasta el 40% de su masa original.
La fase 5 marca el punto en el que la roca comienza a fragmentarse, y las piezas individuales a menudo se queman a medida que se separan del cuerpo principal. El equipo descubrió que esta ruptura a menudo ocurre antes de lo esperado, lo que se debe a grietas que pueden haber existido ya en la roca debido a colisiones en el espacio.
Lo que queda de la roca en esta etapa se contrae rápidamente y también se desacelera significativamente, y esta desaceleración ocurre más rápido si la roca se ha fragmentado con más éxito.
“Nuestro modelo muestra que mientras la parte posterior de la roca espacial permanezca intacta, esa roca genera un vacío a su paso en el que los fragmentos tienden a fluir”, dijo el miembro del equipo Darrel Robertson del Centro de Investigación Ames de la NASA. “Esos pequeños meteoritos caen en una estrecha franja sobre el suelo”.
La bola de fuego brilla por última vez durante la fase 6, a medida que los pedazos de la roca espacial se desprenden más rápidamente.
“Esa interrupción final envía fragmentos volando a velocidades relativas más altas”, dijo Jenniskens. “En caídas pasadas, notamos que los meteoritos de más de 20 gramos tendían a dispersarse más, y muchos procedían de cerca de la superficie de la roca espacial original, que debe haber sido su parte trasera”.
Al comienzo de la fase 7, todavía se están produciendo derretimiento y fragmentación, pero lo que queda de la roca espacial se ha ralentizado lo suficiente como para dejar de brillar. Luego cesa la fusión, dejando una fina costra en la superficie del fragmento.
El equipo determinó que los meteoritos que alcanzan tierra firme, irónicamente, sufrieron más derretimiento y fragmentación, lo que los ralentizó lo suficiente como para aterrizar. Los fragmentos suelen ser lo suficientemente pequeños y lentos en esta etapa como para permitir que los vientos de la Tierra los desvíen de su curso y determinen dónde aterrizan como meteoritos.
De los 75 meteoritos investigados en esta investigación, el equipo identificó varios tipos diferentes de rocas espaciales compuestas de diferentes materiales. Pudieron determinar las altitudes a las que estos diferentes tipos de rocas espaciales pasaron por cada una de las siete fases identificadas.
Identificar los procesos que ocurren en los objetos sólidos que atraviesan la atmósfera podría ayudar a los científicos a comprender mejor qué sucedería con los objetos más grandes y peligrosos que están a punto de chocar contra la Tierra. Esto incluye objetos que causan daños cuando entran en erupción como “explosiones aéreas” o asteroides potenciales “asesinos de planetas” del tamaño de manzanas de una ciudad.
“Los asteroides de hasta decenas de metros de tamaño también son rocas sólidas porque tienden a girar más rápido que los asteroides más grandes que acumulan escombros”, dijo Jenniskens. “Los 20 metros [66 feet] El asteroide de diámetro que provocó la explosión en el aire sobre Chelyabinsk, Rusia, en 2013 pasó por las mismas fases”.
Los hallazgos del equipo aparecen en un artículo publicado en la Biblioteca en línea Wiley.