车里雅宾斯克目击者帮助科学家解开流星之谜

研究人员已经测量了这次历史性流星造成的破坏程度,并计算出该小行星的精确轨迹

2013年2月15日,俄罗斯车里雅宾斯克附近的人们感到地面震动,闻到刺鼻的硫磺气味,听到窗户破碎成玻璃碎片的声音,并且不得不避开天空中耀眼的火球,因为它太亮以至于刺痛了他们的眼睛。 这颗造成这一切破坏的流星在其穿过地球大气层的过程中大部分分解成了一团尘埃,因此科学家们正在转向地面上的线索和目击者的记忆,以拼凑出那天发生了什么。 大约有1500人受伤,但没有人丧生。 仅在车里雅宾斯克市,就有超过3500座建筑物受损,研究人员发现冲击波破坏范围远至撞击地点100公里以外。

根据撞击区附近人们的证词,以及居民行车记录仪和安全录像捕捉到的大量视频片段,科学家们计算出了入射车里雅宾斯克流星的精确轨迹,以及大气爆炸的威力及其冲击波的动态。 这些发现详述于本周发表在三篇论文中,分别刊登在NatureScience杂志上。(《大众科学》是自然出版集团的一部分。)

由俄罗斯科学院的奥尔加·波波娃领导的一个团队在事件发生后的一个月内访问了爆炸区域周围的50个村庄,与居民交谈并拍摄了流星造成的破碎窗户和其他损坏。“通常我们会进入一个村庄,首先找出当地的杂货市场在哪里,我们会与柜台后面的人交谈,因为他们在过去三周里一直在听其他人经历了什么,”位于加利福尼亚州山景城的SETI(地外文明搜索)研究所的研究团队成员彼得·詹尼斯肯斯说。“他们会为我们总结,然后我们会走到街上与人们交谈。 每个人都有故事要讲。” 科学家们遇到了被流星冲击波击倒的人,以及被火球发出的紫外线晒伤的人。“有一个人说他的皮肤甚至在事后脱皮,”詹尼斯肯斯说。 该团队发现,通常是村庄学校(往往有最大的窗户)遭受的窗户损坏最为严重。 科学家们汇编了来自访问和访谈的数据,以及来自居民在线调查的数据,以计算车里雅宾斯克地区周围的损坏和伤害模式。


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波波娃的团队和第二个团队,由捷克共和国科学院的伊日·博罗维奇卡和西安大略大学的彼得·布朗领导,都使用了视频片段来计算流星的轨迹。(波波娃的发现发表在Science杂志上,博罗维奇卡和布朗各自领导的论文发表在Nature杂志上)。 研究人员访问了业余视频拍摄的地点,并拍摄了天空中的星星,以校准流星的精确位置及其穿过大气层的路径。 这两项计算都与科罗拉多州立大学气象学家史蒂文·米勒及其同事根据流星卫星图像计算出的轨迹非常吻合,该轨迹于10月21日发表Proceedings of the National Academy of Sciences上。“很高兴看到这种 подтверждение,”米勒说。

博罗维奇卡和布朗的团队发现,这块岩石最初宽约19米,并在从地球上方45公里到30公里下降的过程中分裂成小块。 他们计算出,这颗流星的空爆释放的能量相当于50万吨TNT。 这颗相对较小的小行星在撞击前没有被探测到,但通过计算流星的初始速度和飞行方向,科学家们能够推断出这块岩石绕太阳运行的轨道,结果证明它与一颗已知的、更大的小行星(一个名为86039 (1999 NC43) 的两公里宽的物体)的轨道非常相似。

“经过统计分析,我们发现轨道如此接近仅仅是巧合的可能性非常小,”博罗维奇卡说。“所以我们无法证明这一点,但我们认为这颗车里雅宾斯克小行星和那颗大型小行星在过去曾经是同一个天体的一部分。” 美国宇航局戈达德太空飞行中心的尼克·戈尔卡维说,如果早期的碰撞将两者分开,它们的轨道可能会随着时间推移而发散,因此这种分裂必须发生在相对较近的时间。“这是一种有趣的可能,但当然目前这只是一种假设,”他说。 美国宇航局喷气推进实验室的行星科学家唐·耶曼斯也认为这个想法“很有可能”,但他指出,研究人员现在必须寻找这两个物体之间的成分相似性。“我会说陪审团仍在评议中……直到小行星的光谱特征与车里雅宾斯克陨石相匹配,”他说。

新的分析还表明,像车里雅宾斯克这样的事件可能比之前认为的更常见。 根据对小行星的望远镜观测,研究人员此前估计,平均每150年发生一次车里雅宾斯克规模的撞击。 但在分析了各种历史调查以及关于2月份流星的新信息后,布朗的团队估计,此类物体可能每几十年就会撞击地球一次。“可能存在比我们之前认为的更多的这类空爆型事件,比如车里雅宾斯克事件,”布朗说。 尽管这种规模的大多数撞击不会造成严重损害,而且绝大多数会撞击海洋而不是陆地,但这一发现仍然令人警醒。“我们很可能在我们有生之年看到另一次像车里雅宾斯克这样的事件,”布朗警告说。

Clara Moskowitz is a senior editor at 大众科学, where she covers astronomy, space, physics and mathematics. She has been at 大众科学 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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