دلیل انفجار شهاب‌ها در جو چیست؟

* پژوهشگران سازوکارهای تازه و همچنین پیش‌تر نادیده گرفته شده‌ای را شناسایی کرده‌اند که چگونگی انفجار شهاب‌ها در اثر نفوذ هوا در آنها را توضیح می‌دهد.

در این تصویر فروپاشی دو گونه شهاب با گذشت زمان در جو زمین را می‌بینیم. نیمه‌ی سمت چپ هر عکس شهابی با پوکی ۱۰% را نشان می‌دهد و سمت راست شهابی با پوکی ۳۰%.

در روز ۱۵ فوریه‌ی ۲۰۱۳، یک سیارک نزدیک-زمین به قطر ۲۰ متر با سرعتی نزدیک به ۶۰ هزار کیلومتر بر ساعت وارد هوای زمین شد. این سنگ کیهانی چند ثانیه پس از ورود، در فراز حدود ۲۰ کیلومتری روی  منطقه‌ی چلیابینسک روسیه "ترکید" و انرژی‌ای هم‌ارز حدود ۳۰ برابر انفجار بمب اتمی هیروشیما آزاد کرد. این انفجار یک آتشگوی غول‌آسا -یک ابَرشَخانه- پدید آورد که امواج شوک آن تا فاصله‌ی ده ها کیلومتر دورتر انتشار یافت، و به آسیب هزاران ساختمان و زخمی شدن ۱۵۰۰ نفر انجامید.

اگرچه سنگی که این انفجار را پدید آورد در آغاز جرمی بیش از ۱۰ هزار تُن داشت ولی به نظر می‌رسد تنها حدود ۰.۱ آن به زمین رسید، که نشان می‌دهد چیزی در لایه‌های بالایی جو، نه تنها باعث انفجار این سنگ شده بوده، بلکه آن را به اندازه‌ای بسیار بیشتر از آنچه انتظار می‌رفت فروپاشیده و خرد کرده بوده.

اکنون یک گروه از پژوهشگران یک سازوکار تازه که در گذشته نادیده گرفته شده بود را شناسایی کرده‌اند که می‌تواند دلیل فروپاشی نیرومند شهاب چلیابینسک را بیان کند.

در این پژوهش یک ویژگی شهاب‌ها که تاکنون در شبیه‌سازی‌ها نادیده گرفته شده بود در نظر گرفته شد: پوکی (تخلخل) آنها. شهاب‌ها مانند توده‌هایی از قلوه سنگ هستند با شکاف‌ها و حفره‌هایی میانشان. ولی دانشمندان در گذشته فرآیند نفوذ هوا در این فضاهای خالی را در نظر نگرفته بودند.

بر پایه‌ی مقاله‌ی این گروه، هنگامی که یک شهابواره وارد جو زمین می‌شود، هوای پرفشارِ جلوی آن از راه ترک‌هایش به درون آن نفوذ می‌کند، که این هم به نوبه‌ی خود فشار بسیار بالایی را در فضاهای خالی کوچک درونش پدید می‌آورد. این فشار به اندازه‌ای بالاست که جرم می‌تواند به شدت از درون به بیرون فروبپاشد، حتی اگر مواد درونش به اندازه‌ی کافی سخت باشند که در برابر فشار هوای "بیرون" هم تاب بیاورند، در برابر این فشار درونی از هم می‌پاشند.

از خورشید پرنورتر: برق شهاب روسیه. توضیح در این پست

یکی از نویسندگان این پژوهش، جی میلوش که استاد علوم زمین، جو، و سیاره‌ای در دانشگاه پردو است می‌گوید: «تفاوت بزرگی میان هوای پرفشار جلوی شهاب و خلا پشتش وجود دارد. اگر هوا بتواند از شکاف‌های شهاب به درونش نفوذ کند، می‌تواند به سادگی وارد پوکی‌های آن شده و آن را خرد کند.»

در این مقاله آمده که:«این فرآیندِ "درونِش فشار"، که در بررسی شهاب‌سنگ‌ها سازوکار تازه‌ایست، بدون به کار بردن یک کد دو-ماده‌ای برای دینامیک شاره‌ها (fluid dynamics code) شناخته نمی‌شد.» این کد رایانه‌ای ویژه به پژوهشگران اجازه می‌دهد مدل‌هایی پدید بیاورند که در آنها هم هوا و هم مواد جامد با هم در همه‌ی بخش‌های محاسبات حاضر باشند.

میلوش می‌گوید: «من مدتی بود که در پی چنین چیزی بودم. بیشتر کدهای رایانه‌ای که برای شبیه‌سازی برخوردها به کار می‌روند می‌توانند چندین ماده را با هم در یک سلولِ محاسباتی داشته باشند، ولی در این کدها از همه‌ی اینها میانگین کلی گرفته می‌شود. مواد متفاوت در سلول هویت ویژه‌ی خود را دارند که برای این گونه محاسبات مناسب نیست.»

این فرآیند نفوذ هوا برای دفاع از سیاره‌ی ما در برابر شهاب‌های کوچک کارآیی بسیاری دارد ولی احتمالا روی شهاب‌های بزرگ‌تر و چگال‌تر اثر کافی ندارد. با این وجود، برای آمادگی بیشتر در برابر چلیابینسک بعدی، باید درباره‌ی چگونگی انفجار مواد گوناگونِ شهاب‌ها نیز بررسی بیشتری انجام دهیم.

--------------------------------------------

به تلگرام یک ستاره در هفت آسمان بپیوندید:

telegram.me/onestar_in_sevenskies

واژه نامه:

Earth - asteroid - Chelyabinsk - Russia - Hiroshima - fireball - superbolide - shock wave - Meteoritics & Planetary Science - meteoroid - porosity - meteor - Jay Melosh - Earth, Atmospheric, and Planetary Sciences - Purdue University - internalization - fluid dynamics code - cell -

منبع: astronomy

برگردان: یک ستاره در هفت آسمان