Welcher Teil eines Weltraumfelsens überlebt bis zum Boden?

Wenn ein kleiner Asteroid aus dem Weltraum in die Erdatmosphäre eindringt, wird seine Oberfläche brutal erhitzt, wodurch er schmilzt und zersplittert. Warum die Felsen in der Nähe der Oberfläche als Meteoriten bis zum Boden überleben, war daher ein Rätsel. Dieses Rätsel wird in einer neuen Studie über den feurigen Eintritt des Asteroiden 2008 TC3 gelöst, die heute online in veröffentlicht wurde Meteoritik und Planetenkunde.

„Die meisten unserer Meteoriten stürzen von Grapefruit-großen Steinen auf kleine Autos“, sagt der Hauptautor und Meteorastronom Peter Jenniskens vom SETI Institute und dem NASA Ames Research Center. „So große Felsen drehen sich nicht schnell genug, um die Hitze während der kurzen Meteorphase zu verteilen, und wir haben jetzt Beweise dafür, dass die Rückseite bis zum Boden überlebt.“

Im Jahr 2008 wurde ein 6 Meter großer Asteroid namens 2008 TC3 im Weltraum entdeckt und über 20 Stunden lang verfolgt, bevor er die Erdatmosphäre traf und einen hellen Meteor erzeugte, der sich über der Nubischen Wüste im Sudan auflöste. Die Explosion zerstreute einen Schauer von Meteoriten über eine Fläche von 7 x 30 km. Jenniskens arbeitete mit Muawia Shaddad, Professor an der Universität von Khartum, und seinen Studenten zusammen, um diese Meteoriten zu bergen.

„In einer Reihe gezielter Suchkampagnen haben unsere Studenten über 600 Meteoriten geborgen, einige so groß wie eine Faust, die meisten aber nicht größer als ein Daumennagel“, sagt Shaddad. „Für jeden Meteoriten haben wir den Fundort aufgezeichnet.“

Bei der Durchführung von Rastersuchen senkrecht zur Asteroidenbahn stellten die Forscher überrascht fest, dass die größeren faustgroßen Meteoriten weiter verteilt waren als die kleineren Meteoriten. In Zusammenarbeit mit dem Asteroid Threat Assessment Project (ATAP) der NASA im Ames Research Center beschlossen sie, Nachforschungen anzustellen.

„Während sich der Asteroid der Erde näherte, flackerte seine Helligkeit durch Drehen und Taumeln“, sagt der theoretische Astronom Darrel Robertson von ATAP. „Aus diesem Grund ist der Asteroid 2008 TC3 insofern einzigartig, als wir die Form und Ausrichtung des Asteroiden kennen, als er in die Erdatmosphäre eindrang.“

Robertson erstellte ein hydrodynamisches Modell des Eintritts von 2008 TC3 in die Erdatmosphäre, das zeigte, wie der Asteroid schmilzt und auseinanderbricht. Die beobachteten Höhen von Meteorhelligkeit und Staubwolken wurden verwendet, um die Höhe der im Modell erkannten Phänomene zu kalibrieren.

„Aufgrund der hohen Geschwindigkeit, die einflog, stellten wir fest, dass der Asteroid fast eine Vakuumwelle in die Atmosphäre schlug“, sagt Robertson. „Die ersten Fragmente kamen von den Seiten des Asteroiden und tendierten dazu, sich in dieses Kielwasser zu bewegen, wo sie sich vermischten und mit geringen relativen Geschwindigkeiten zu Boden fielen.“

Während sie zu Boden fielen, wurden die kleinsten Meteoriten bald durch Reibung mit der Atmosphäre gestoppt und fielen nahe an den Aufbruchpunkt, während größere Meteoriten schwerer zu stoppen waren und weiter nach unten fielen. Infolgedessen wurden die meisten geborgenen Meteoriten entlang eines schmalen, 1 km breiten Streifens im Weg des Asteroiden gefunden.

„Der Asteroid schmolz mehr und mehr an der Vorderseite, bis der überlebende Teil an der Rückseite und am unteren Ende des Asteroiden einen Punkt erreichte, an dem er plötzlich zusammenbrach und in viele Stücke zerbrach“, sagte Robertson. „Dass der Bottom-Back so lange überlebt hat, lag an der Form des Asteroiden.“

Nicht länger vom Schock des Asteroiden selbst gefangen, stießen die Schocks der einzelnen Teile sie nun ab und schleuderten diese letzten Fragmente mit viel höherer Relativgeschwindigkeit nach außen.

„Die größten Meteoriten von 2008 TC3 waren weiter verbreitet als die kleinen, was bedeutet, dass sie aus diesem endgültigen Einsturz stammen“, sagte Jenniskens. „Basierend darauf, wo sie gefunden wurden, kamen wir zu dem Schluss, dass diese Stücke bis zum Boden relativ groß blieben.“

Die Position der großen Meteoriten auf dem Boden spiegelt immer noch ihre Position im hinteren und unteren hinteren Teil des ursprünglichen Asteroiden wider.

„Dieser Asteroid war eine bunte Mischung aus Steinen“, sagte Co-Autorin Cyrena Goodrich vom Lunar and Planetary Institute (USRA). Goodrich leitete ein Team von Meteoritenforschern, die den Meteoritentyp jedes geborgenen Fragments in dem großen Massengebiet bestimmten.

Die Forscher fanden heraus, dass die verschiedenen Meteoritentypen zufällig auf dem Boden verteilt waren und daher auch zufällig im ursprünglichen Asteroiden verteilt waren.

„Das stimmt mit der Tatsache überein, dass andere Meteoriten dieser Art, wenn auch in viel kleinerem Maßstab, ebenfalls zufällige Mischungen enthalten“, sagte Goodrich.

Diese Ergebnisse können auch helfen, andere Meteoritenfälle zu verstehen. Asteroiden sind im Weltraum kosmischer Strahlung ausgesetzt, wodurch ein geringes Maß an Radioaktivität und mehr in der Nähe der Oberfläche entsteht.

„Anhand dieser Radioaktivität stellen wir oft fest, dass die Meteoriten nicht aus dem besser abgeschirmten Inneren stammen“, sagte Jenniskens. „Wir wissen jetzt, dass sie von der Oberfläche auf der Rückseite des Asteroiden kamen.“