为何大多数陨石是锥形通过实验科学家给出了答案
地球上到处都是来自太空的圆锥形物体,这是我们星球的错误。
在地球上发现的陨石只是形状不规则的小块儿。但令人惊讶的是,当你把它们的所有零件合在一起,它们中的25%都是锥形的。科学家们把这些锥形太空石称为“定向陨石”。现在,多亏在“美国国家科学院学报”(PNAS)上在线发表的两项实验,我们知道了原因:当岩石落到地球上时,大气层将岩石切割成气动外形。
图解:一大块粘土附着在一根棒上,作为实验的一部分,在急流中变形。来源:纽约大学应用数学实验室
地球上到处都是来自太空的圆锥形物体,这是我们星球的错误。
在地球上发现的陨石只是形状不规则的小块儿。但令人惊讶的是,当你把它们的所有零件合在一起,它们中的25%都是锥形的。科学家们把这些锥形太空石称为“定向陨石”。现在,多亏在“美国国家科学院学报”(PNAS)上在线发表的两项实验,我们知道了原因:当岩石落到地球上时,大气层将岩石切割成气动外形。
图解:(A)2013年俄罗斯车里雅宾斯克小行星撞击事件中的定向陨石,宽度12厘米。图片由Christie's Images Limited提供(B)来自美国亚利桑那州阿达玛那的陨石(宽15厘米),图片由摄影师Marcin Cimala提供 (C)来自吉尔吉斯斯坦卡拉科尔的陨石(宽14厘米),图片由摄影师Dmitry Badyukov提供 (D)通过水蚀雕刻粘土,图片由纽约大学应用数学实验室提供。图源:shanghai.nyu.edu
“这些实验讲述了定向陨石的来源,” 莱夫·里斯特罗什(Leif Ristroph)在一份陈述中说,他是纽约大学的数学物理学家,领导了这项研究。“在飞行中巨大的空气动力融化和重塑陨石,也使它们稳定下来,从而形成圆锥形,最终到达地球。”[地球上10个最大的撞击坑]
图解:巴林杰陨石坑,图源:baidu
很难精确复制陨石在到达地球表面的途中遇到的环境。太空岩石以高速撞击大气层,产生强烈而突然的摩擦,使物体自由地翻滚,然后加热、融化和变形。在进行研究时,这些条件在纽约大学实验室并不存在,但研究人员用更柔软的材料和水来近似这些因素,并将实验分成几个部分。
图解:与空气摩擦冒烟起火的陨石。图源:www.tooopen.com
首先,研究人员把用软粘土做成的球钉在急流的水流中心,这粗略近似了一个沉重的岩石撞击大气。科学家们发现,粘土往往会变形和侵蚀成锥形状。
但光靠这个实验解释不了什么。软粘土是不允许在水中移动的--这与岩石在上层大气中自由翻转下落并以某种方式定向的情况完全不同。
因此,在第二步中,研究人员将不同种类的圆锥滴入水中,以了解它们是如何掉落的。结果发现,太窄或太胖的圆锥倾向于翻滚,像其他任何形状的岩石一样。但是,在这两个极端之间,有一种"金发姑娘"锥体,沿着它们的行进方向翻动直到它们的点,就像一个箭头一样,然后平稳地穿过水。
图解:快照记录了铝制锥体在水中下落时的下降、翻转过程。这些锥体展现出颠倒、翻滚、滑行、定向飞行、摇摆和颤动的特征行为。图源:shanghai.nyu.edu
这两个实验似乎表明,当满足某些特定条件时,太空岩石将在进入大气的极端摩擦下形成圆锥形的形状。有时这些锥形部分会帮助这些翻滚的岩石稳定,指向与下落一致的方向。反过来,这种稳定性也会使它们变得越来越锥形。然后,当这些岩石撞击地面时,陨石猎人会遇到"定向"锥形太空岩石的残骸。
图解:定向陨石,图源:baidu
相关知识延伸阅读
陨石是起源于外太空,墬落在地面的固体碎片。它的来源是小行星或彗星,对地球的表面及生物都有影响。在它撞击到地表之前称为流星。陨石的大小范围从小型到极大不等。在进入地球大气层之前称为流星体,由于摩擦、压力以及大气中气体的化学作用,导致其温度升高并发光,因此形成了流星,包括火球,也称为射星或墬星。火流星是与地球碰撞而异常明亮的流星,而像火球这样的流星无论如何最终都会影响地球的表面。
图解:在纳米比亚的霍巴陨铁:已知最大的完好陨石,长2.7米,重60吨。
更通俗的说法,在地球表面的任何一颗陨石都是来自外太空的一个天然物体。月球和火星上也有发现陨石。
参考资料
1.WJ百科全书
2.天文学名词
3. Rafi Letzter
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25%陨石呈奇怪形状,类似子弹,这种形状是怎么形成的?
陨石是造成恐龙毁灭的原因,但是大多数陨石都是坑坑洼洼。
有人认为能看到夜空中的流星是件很幸运的事情,因为流星既不可遇也不可求。事实并不是这样,每年地球都会迎来多场流星雨,来自美国宇航局观测数据显示,每天都会出现多颗流星。尽管很多时候流星都化成了粉尘,但仍有少数陨石散落在地面上,以随机形状出现。
发表在美国国家科学院院刊(PNAS)上的新研讨发现,当把一颗流星散落的陨石拼接起构成一个全体,你会发现至少有25%陨石全体呈现锥形,相似子弹头,科学家们将这些圆锥形状的石头称之为“面向流星智控 ”,该研讨的科学家称,锥体并不是陨石原来形状,而是咱们地球的错。
虽然咱们很难精确地仿照流星在地球大气层中极点的环境,但至少有一点是能够必定的,那就是天体以超快速度碰击大气层,冲突产生了激烈高温,而天体就在这种环境中翻滚加热,变成糊状,然后被空气塑造成锥形。这就好比咱们在铁锅里炒菜,翻炒的菜肴遇高温后开始融化和变形。
但是美国纽约大学试验室无法制出熔融状况天体和大气冲突环境,不过科学家们使用了较软物体和水用来仿照地球大气,将用较软粘土来仿照熔融状况天体,然后将软粘土置于水流中,仿照天空流星。跟着时刻的推移,粘土渐渐被腐蚀成了锥形。
所以造成陨石形状的是因为下坠时与地球的大气摩擦所形成的。
被大气层雕刻而成的锥体陨石,如何判断它来自于太空何处?
科学家们通过实验发现,当来自太空的陨石落到地球时,处于飞行状态中的陨石会被融化和重塑流星体,地球的大气层将这些岩石雕刻成了更具有空气动力学的形状,并且让它们处于比较稳定的状态,以锥形的外观最终散落到地球上。当太空岩石以特别高速的速度撞击地球的大气层,便会因此而产生特别强烈的摩擦,陨石会在此时自由翻滚,并伴随着被加热、熔化和变形。在实验室里,从流星体陨石接触到地球大气层,到其着陆在地球表面所遭遇的所有环境,科学家们的确难以完全复制这样的条件,但研究人员通过将实验分成几个重要的部分、以及使用一些特殊材料来靠近这些环境因素。
如果科学家们仅仅通过一个实验来诠释这些太空锥体的形成,明显是不具备太强的说服力的。研究人员首先做的第一个实验,模拟的是一块粗糙的岩石撞击地球的大气层,当粘土球钉在水流湍急的中心位置之后,他们发现粘土开始变形,并被侵蚀成了锥形。当然,这是一种非常特殊的情况,柔软的粘土在水中是无法进行移动的,也从无松散的岩石可以通过高层大气,并以一种特定的方式来定位自己。然后,科学家们做了第二个实验,这一次是将不同种类的锥体放入水中,然后观察它们的下降过程。通过实验发现,不管锥体是“太胖”或太窄,都会导致其翻滚,这样的表现和其他形状的岩石是一致的。但在这两个极端之间的锥体,却会瞄准自己的方向顺利滑过水面。
科学家们通过这两个可以互补的实验表明,当陨石的降落过程满足某些条件的时候,大气入口的极端摩擦便会导致这些太空岩石形成圆锥形的外观。摩擦力是一个物体相对于另一个物体运动的阻力,在运动中的物体之间动摩擦起着关键性作用,并且,在自然界中不存在完全无摩擦的环境,即使是深空中微小的物质颗粒,也可能相互作用,从而产生摩擦。而这些圆锥形的部分,有时候会帮助滚烫的岩石越来越趋于稳定,让其指向一致的方向。
同理,正是因为这样的稳定性,会让这些陨石变得越来越像圆锥形。最后,当这些陨石撞击地球的地面之后,我们的研究陨石的科学家们就会遇到这些,被定向的圆锥形太空岩石的残骸。关于陨石,我们可以这样概括性地描述,即一颗小流星或小行星撞击地球大气层后存活下来的岩石。并且,这些陨石也有自己的分类,包括石质陨石、铁陨石和石铁陨石三种。在这些物体中最常见的陨石类型是石质陨石,它们全部由岩石材料制成,通常含有有机或含碳的化合物,甚至是水的痕迹,科学家们认为这样的类型代表了太阳系创造的剩余碎片。石质陨石根据起内部是否含有球粒结构,又可分为球粒陨石和不含球粒陨石两类,石陨石上的硅酸盐矿物,由橄榄石、辉石和少量斜长石组成,也含少量金属铁微粒。
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