Trái đất không xa lạ gì với thiên thạch. Trên thực tế, mưa sao băng là điều thường xuyên xảy ra, trong đó các vật thể nhỏ (thiên thạch) đi vào bầu khí quyển Trái đất và tỏa ra trên bầu trời đêm. Vì hầu hết các vật thể này nhỏ hơn một hạt cát, chúng không bao giờ chạm tới bề mặt và chỉ đơn giản là bốc cháy trong bầu khí quyển. Nhưng cứ sau mỗi lần như vậy, một thiên thạch có kích thước đủ sẽ khiến nó xuyên qua và phát nổ bên trên bề mặt, nơi nó có thể gây ra thiệt hại đáng kể.
Một ví dụ điển hình cho trường hợp này là thiên thạch Chelyabinsk, đã phát nổ trên bầu trời Nga vào tháng 2 năm 2013. Sự cố này đã chứng minh mức độ thiệt hại của một thiên thạch nổ không khí có thể gây ra và nhấn mạnh sự cần thiết phải chuẩn bị. May mắn thay, một nghiên cứu mới từ Đại học Purdue chỉ ra rằng bầu khí quyển Trái đất thực sự là một lá chắn tốt hơn chống lại các thiên thạch so với chúng tôi đã công nhận.
Nghiên cứu của họ, được thực hiện với sự hỗ trợ của Văn phòng Bảo vệ Hành tinh NASA, gần đây đã xuất hiện trên tạp chí khoa học Khoa học khí tượng và hành tinh - có tiêu đề Pen Air Penetration tăng cường sự phân mảnh của việc nhập Meteoroids. Nhóm nghiên cứu bao gồm Marshall Tabetah và Jay Melosh, một nghiên cứu viên sau tiến sĩ và là giáo sư của khoa Trái đất, Khoa học Khí quyển và Hành tinh (EAPS) tại Đại học Purdue, tương ứng.
Trước đây, các nhà nghiên cứu đã hiểu rằng các thiên thạch thường phát nổ trước khi chạm tới bề mặt, nhưng chúng đã bị mất khi giải thích lý do tại sao. Vì mục đích nghiên cứu của họ, Tabetah và Melosh đã sử dụng thiên thạch Chelyabinsk như một trường hợp nghiên cứu để xác định chính xác làm thế nào các thiên thạch vỡ ra khi chúng va vào bầu khí quyển của chúng ta. Vào thời điểm đó, vụ nổ xảy ra khá bất ngờ, đó là điều cho phép gây ra thiệt hại lớn như vậy.
Khi đi vào bầu khí quyển Trái đất, thiên thạch tạo ra một quả cầu lửa sáng và phát nổ vài phút sau đó, tạo ra cùng một năng lượng như một vũ khí hạt nhân nhỏ. Kết quả là sóng xung kích làm nổ tung các cửa sổ, làm bị thương gần 1500 người và gây thiệt hại hàng triệu đô la. Nó cũng gửi những mảnh vỡ bay thẳng về phía bề mặt đã được phục hồi, và một số thậm chí còn được sử dụng cho các huy chương thời trang cho Thế vận hội mùa đông Sochi 2014.
Nhưng điều đáng ngạc nhiên là có bao nhiêu mảnh vỡ của métoid đã được phục hồi sau vụ nổ. Trong khi bản thân thiên thạch nặng hơn 9000 tấn (10.000 tấn Mỹ), chỉ có khoảng 1800 tấn (2.000 tấn Mỹ) mảnh vụn đã được thu hồi. Điều này có nghĩa là một cái gì đó đã xảy ra trong bầu khí quyển phía trên khiến nó mất phần lớn khối lượng của nó.
Tìm cách giải quyết điều này, Tabetah và Melosh bắt đầu xem xét áp suất không khí cao trước mặt thiên thạch sẽ thấm vào lỗ chân lông và vết nứt của nó, đẩy cơ thể của thiên thạch ra ngoài và khiến nó phát nổ. Như Melosh đã giải thích trong một thông cáo báo chí của Đại học Purdue:
Có một độ dốc lớn giữa không khí áp suất cao trước thiên thạch và khoảng trống của không khí phía sau nó. Nếu không khí có thể di chuyển qua các lối đi trong thiên thạch, nó có thể dễ dàng vào bên trong và thổi bay các mảnh.
Để giải quyết bí ẩn về khối lượng thiên thạch, nơi Tabetah và Melosh đã xây dựng các mô hình đặc trưng cho quá trình xâm nhập của thiên thạch Chelyabinsk cũng đã tính đến khối lượng ban đầu của nó và cách nó vỡ ra khi vào. Sau đó, họ đã phát triển một mã máy tính duy nhất cho phép cả vật chất rắn từ vật thể và không khí thiên thạch tồn tại trong bất kỳ phần nào của phép tính. Như Melosh đã chỉ ra:
Tôi đã tìm kiếm một cái gì đó như thế này trong một thời gian. Hầu hết các mã máy tính mà chúng tôi sử dụng để mô phỏng các tác động có thể chịu đựng được nhiều vật liệu trong một tế bào, nhưng chúng trung bình mọi thứ với nhau. Các vật liệu khác nhau trong tế bào sử dụng danh tính cá nhân của chúng, không phù hợp với loại tính toán này.
Mã mới này cho phép họ mô phỏng hoàn toàn sự trao đổi năng lượng và động lượng giữa thiên thạch đi vào và không khí trong khí quyển tương tác. Trong quá trình mô phỏng, không khí được đẩy vào thiên thạch được phép thấm qua bên trong, điều này làm giảm đáng kể sức mạnh của thiên thạch. Về bản chất, không khí đã có thể chạm tới bên trong thiên thạch và khiến nó phát nổ từ trong ra ngoài.
Điều này không chỉ giải quyết được bí ẩn về khối lượng thiên thạch bị mất tích của thiên thạch Chelyabinsk, nó còn phù hợp với hiệu ứng nổ không khí được quan sát vào năm 2013. Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng khi nói đến các meteroids nhỏ hơn, phòng thủ tốt nhất của Trái đất là bầu khí quyển. Kết hợp với các thủ tục cảnh báo sớm, thiếu trong sự kiện mét mét của Chelyabinsk, chấn thương có thể tránh được trong tương lai.
Đây chắc chắn là tin tốt cho những người quan tâm đến việc bảo vệ hành tinh, ít nhất là khi các meteroids nhỏ có liên quan. Tuy nhiên, những cái lớn hơn không có khả năng bị ảnh hưởng bởi bầu khí quyển Trái đất. May mắn thay, NASA và các cơ quan không gian khác làm cho nó trở thành một điểm để theo dõi những điều này thường xuyên để công chúng có thể được cảnh báo trước nếu có bất kỳ đi lạc quá gần Trái đất. Họ cũng đang bận rộn phát triển các biện pháp đối phó trong trường hợp có thể xảy ra va chạm.
