車里雅賓斯克目擊者幫助科學家解開流星之謎

研究人員已經測量了這次歷史性流星造成的破壞程度,並計算出該小行星的精確軌跡

2013年2月15日,俄羅斯車里雅賓斯克附近的人們感到地面震動,聞到刺鼻的硫磺氣味,聽到窗戶破碎成玻璃碎片的聲音,並且不得不避開天空中耀眼的火球,因為它太亮以至於刺痛了他們的眼睛。 這顆造成這一切破壞的流星在其穿過地球大氣層的過程中大部分分解成了一團塵埃,因此科學家們正在轉向地面上的線索和目擊者的記憶,以拼湊出那天發生了什麼。 大約有1500人受傷,但沒有人喪生。 僅在車里雅賓斯克市,就有超過3500座建築物受損,研究人員發現衝擊波破壞範圍遠至撞擊地點100公里以外。

根據撞擊區附近人們的證詞,以及居民行車記錄儀和安全錄像捕捉到的大量影片片段,科學家們計算出了入射車里雅賓斯克流星的精確軌跡,以及大氣爆炸的威力及其衝擊波的動態。 這些發現詳述於本週發表在三篇論文中,分別刊登在NatureScience雜誌上。(《大眾科學》是自然出版集團的一部分。)

由俄羅斯科學院的奧爾加·波波娃領導的一個團隊在事件發生後的一個月內訪問了爆炸區域周圍的50個村莊,與居民交談並拍攝了流星造成的破碎窗戶和其他損壞。“通常我們會進入一個村莊,首先找出當地的雜貨市場在哪裡,我們會與櫃檯後面的人交談,因為他們在過去三週裡一直在聽其他人經歷了什麼,”位於加利福尼亞州山景城的SETI(地外文明搜尋)研究所的研究團隊成員彼得·詹尼斯肯斯說。“他們會為我們總結,然後我們會走到街上與人們交談。 每個人都有故事要講。” 科學家們遇到了被流星衝擊波擊倒的人,以及被火球發出的紫外線曬傷的人。“有一個人說他的皮膚甚至在事後脫皮,”詹尼斯肯斯說。 該團隊發現,通常是村莊學校(往往有最大的窗戶)遭受的窗戶損壞最為嚴重。 科學家們彙編了來自訪問和訪談的資料,以及來自居民線上調查的資料,以計算車里雅賓斯克地區周圍的損壞和傷害模式。


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波波娃的團隊和第二個團隊,由捷克共和國科學院的伊日·博羅維奇卡和西安大略大學的彼得·布朗領導,都使用了影片片段來計算流星的軌跡。(波波娃的發現發表在Science雜誌上,博羅維奇卡和布朗各自領導的論文發表在Nature雜誌上)。 研究人員訪問了業餘影片拍攝的地點,並拍攝了天空中的星星,以校準流星的精確位置及其穿過大氣層的路徑。 這兩項計算都與科羅拉多州立大學氣象學家史蒂文·米勒及其同事根據流星衛星影像計算出的軌跡非常吻合,該軌跡於10月21日發表Proceedings of the National Academy of Sciences上。“很高興看到這種 подтверждение,”米勒說。

博羅維奇卡和布朗的團隊發現,這塊岩石最初寬約19米,並在從地球上方45公里到30公里下降的過程中分裂成小塊。 他們計算出,這顆流星的空爆釋放的能量相當於50萬噸TNT。 這顆相對較小的小行星在撞擊前沒有被探測到,但透過計算流星的初始速度和飛行方向,科學家們能夠推斷出這塊岩石繞太陽執行的軌道,結果證明它與一顆已知的、更大的小行星(一個名為86039 (1999 NC43) 的兩公里寬的物體)的軌道非常相似。

“經過統計分析,我們發現軌道如此接近僅僅是巧合的可能性非常小,”博羅維奇卡說。“所以我們無法證明這一點,但我們認為這顆車里雅賓斯克小行星和那顆大型小行星在過去曾經是同一個天體的一部分。” 美國宇航局戈達德太空飛行中心的尼克·戈爾卡維說,如果早期的碰撞將兩者分開,它們的軌道可能會隨著時間推移而發散,因此這種分裂必須發生在相對較近的時間。“這是一種有趣的可能,但當然目前這只是一種假設,”他說。 美國宇航局噴氣推進實驗室的行星科學家唐·耶曼斯也認為這個想法“很有可能”,但他指出,研究人員現在必須尋找這兩個物體之間的成分相似性。“我會說陪審團仍在評議中……直到小行星的光譜特徵與車里雅賓斯克隕石相匹配,”他說。

新的分析還表明,像車里雅賓斯克這樣的事件可能比之前認為的更常見。 根據對小行星的望遠鏡觀測,研究人員此前估計,平均每150年發生一次車里雅賓斯克規模的撞擊。 但在分析了各種歷史調查以及關於2月份流星的新資訊後,布朗的團隊估計,此類物體可能每幾十年就會撞擊地球一次。“可能存在比我們之前認為的更多的這類空爆型事件,比如車里雅賓斯克事件,”布朗說。 儘管這種規模的大多數撞擊不會造成嚴重損害,而且絕大多數會撞擊海洋而不是陸地,但這一發現仍然令人警醒。“我們很可能在我們有生之年看到另一次像車里雅賓斯克這樣的事件,”布朗警告說。

Clara Moskowitz is a senior editor at 大眾科學, where she covers astronomy, space, physics and mathematics. She has been at 大眾科學 for a decade; previously she worked at Space.com. Moskowitz has reported live from rocket launches, space shuttle liftoffs and landings, suborbital spaceflight training, mountaintop observatories, and more. She has a bachelor's degree in astronomy and physics from Wesleyan University and a graduate degree in science communication from the University of California, Santa Cruz.

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