Исследователи из Университета Иллинойса наблюдали за фрагментами двух метеоритов, когда они увеличивали температуру от комнатной до температуры, которой они достигают при входе в атмосферу Земли. Они обнаружили, что испаренный сульфид железа оставляет после себя пустоты, делая материал более пористым. Эта информация поможет при прогнозировании начального веса метеорита, его вероятности распада на части и последующей оценке ущерба, если он все же долетит до поверхности.

«Мы взяли образцы из внутренней части метеорита, которая еще не подвергались воздействию высокой температуры при входе в атмосферу», — сказал Франческо Панераи, профессор кафедры аэрокосмической техники UIUC. «Мы хотели понять, как меняется микроструктура метеорита при его прохождении через атмосферу».

Панераи и сотрудники Исследовательского центра НАСА Эймса использовали метод рентгеновской микротомографии, который позволил им наблюдать образцы на месте, когда они нагревались до 2200 градусов по Фаренгейту, и создавать изображения в трех измерениях. Эксперименты проводились в Национальной лаборатории Лоуренса Беркли.

«Сульфид железа внутри метеорита испарился при нагревании. Некоторые зерна фактически исчезли, оставив большие пустоты в материале», — сказал Панерай. «Мы были удивлены этим наблюдением. Возможность смотреть на внутреннюю часть метеорита в 3D во время нагрева привела нас к обнаружению постепенного увеличения пористости материала при нагреве. После этого мы взяли поперечные сечения материала и посмотрели на химический состав, чтобы понять фазу, которая была изменена в результате нагрева, изменив пористость метеорита.

«Это открытие свидетельствует о том, что метеоритные материалы становятся пористыми и проницаемыми, что, как мы предполагаем, повлияет на их прочность и склонность к фрагментации».

В качестве примера НАСА выбрало Тамдахт — метеорит, упавший в марокканской пустыне несколько лет назад. Но команда исследователей хотела подтвердить то, что они увидели с первым образцом, поэтому они повторили эксперимент на метеорите Тенхэме, чтобы посмотреть, будет ли метеорит с другим составом вести себя таким же образом. Оба образца были из аналогичного класса метеоритов, называемых хондритами, наиболее распространенных среди находок метеоритов, состоящих из железа и никеля, которые являются элементами высокой плотности.

«Оба стали пористыми, но пористость, которая получается, зависит от содержания сульфидов», — сказал Панерай. «В одном из двух было больше сульфидов железа, которые и испаряются. Мы обнаружили, что испарение сульфидов железа происходит при умеренных температурах на входе. Это то, что должно произойти не во внешней коре метеорита, где температура плавления намного выше, а прямо под поверхностью».

Исследование было мотивировано потенциальной угрозой, которую метеориты представляют для людей — самым ярким примером является Челябинский метеорит, который взорвал атмосферу Земли над Россией в 2013 году и привел к тому, что около 1500 человек пострадали от косвенных последствий, таких как разбитое стекло от ударной волны. После этого инцидента НАСА создало Программу оценки угрозы астероидов, чтобы предоставить научные инструменты, которые могут помочь лицам, принимающим решения, понять потенциальные угрозы от метеоритов для населения.

«Большая часть космического материала сгорает при попадании внутрь. Атмосфера защищает нас», — сказал Панераи. «Но есть метеориты значительных размеров, которые могут быть опасными. Для этих более крупных объектов, вероятность попадания которых в нас не нулевая, нам нужны инструменты, позволяющие предсказать, какой ущерб они нанесут, если ударятся о Землю. Основываясь на этих инструментах, мы сможем предсказать, как он попадет в атмосферу, его размеры, как он поведет себя при прохождении через атмосферу и т.д., Чтобы лица, принимающие решения, могли принять ответные меры».

Панерай сказал, что Программа оценки астероидной угрозы в настоящее время разрабатывает модели, чтобы показать, как ведут себя метеориты, но модели требуют большого количества данных. «Мы использовали машинное обучение для анализа данных, потому что объем данных для анализа огромен, а нам нужны эффективные методы».

«Мы также используем инструменты, усовершенствованные в течение многих лет, для проектирования гиперзвуковых летательных аппаратов и передачи этих знаний для изучения метеороидов, единственных гиперзвуковых систем в природе, что очень интересно. Исследование предоставит НАСА важнейшие данные о микроструктуре и морфологии того, как ведет себя обычный метеорит во время нагрева, чтобы эти особенности можно было интегрировать в эти модели».