Maa ei ole vieras meteoreille. Itse asiassa meteoriinisuihkut ovat säännöllinen esiintyminen, jossa pienet esineet (meteoroidit) saapuvat maan ilmakehään ja säteilevät yötaivaalla. Koska suurin osa näistä esineistä on pienempiä kuin hiekkajyvä, ne eivät koskaan pääse pintaan ja palavat vain ilmakehässä. Mutta jokaisen niin usein riittävän kokoinen meteori saa sen läpi ja räjähtää pinnan yläpuolelle, missä se voi aiheuttaa huomattavia vahinkoja.
Hyvä esimerkki tästä on Tšeljabinskin meteoroidi, joka räjähti taivaalla Venäjän yli helmikuussa 2013. Tämä tapahtuma osoitti vain, kuinka paljon vahinkoa ilmapurskeen meteoriitti voi aiheuttaa, ja korosti varautumisen tarvetta. Onneksi uusi Purduen yliopiston tutkimus osoittaa, että Maan ilmapiiri on oikeastaan parempi suoja meteoreita vastaan, kuin mitä sille antoimme.
Heidän tutkimuksensa, joka tehtiin NASA: n planeettojen puolustustoimiston tuella, ilmestyi äskettäin tieteellisessä lehdessä Meteoritics and Planetary Science - nimeltään “Ilman läpäisy lisää entisestään tulevien meteoroidien pirstoutumista”. Tutkimusryhmä koostui Marshall Tabetahista ja Jay Meloshista, tutkijatohtorista ja Purduen yliopiston maapallon, ilmakehän ja planeettatieteiden laitoksen (EAPS) professorista.
Aikaisemmin tutkijat ovat ymmärtäneet, että meteoroidit räjähtävät usein ennen pinnan saavuttamista, mutta he olivat tappiollisia, kun tuli selittää miksi. Tabetah ja Melosh käyttivät tutkimuksensa vuoksi Tšeljabinskin meteoroidia tapaustutkimuksena selvittääkseen kuinka meteoroidit hajoavat, kun he osuvat ilmapiiriimme. Tuolloin räjähdys oli melkoinen yllätys, mikä sai aikaan niin suuria vaurioita.
Saavuttuaan maan ilmakehään, meteoroidi loi kirkkaan tulipallin ja räjähti minuutteja myöhemmin, tuottaen saman määrän energiaa kuin pieni ydinase. Tuloksena oleva aaltoaalto räjäytti ikkunat, loukkaantunut melkein 1500 ihmistä ja aiheuttanut miljoonien dollarien vahinkoja. Se lähetti myös pinnalle heittäviä palasia, jotka oli otettu talteen, ja jotkut olivat jopa tottuneet muotimitaliin vuoden 2014 Sotšin talvipeleihin.
Mutta myös yllättävää oli, kuinka suuri osa meteroidin roskista oli palautettu räjähdyksen jälkeen. Meteoroidi itse painoi yli 9000 tonnia (10 000 Yhdysvaltain tonnia), mutta vain noin 1800 tonnia (2 000 Yhdysvaltain tonnia) roskia oli koskaan kerätty. Tämä tarkoitti, että ylemmässä ilmakehässä tapahtui jotain, jonka vuoksi se menetti suurimman osan massastaan.
Tabetah ja Melosh aikoivat ratkaista tämän, kun meteorin edessä oleva korkea ilmanpaine tunkeutuisi sen huokosiin ja halkeamiin, työntäen meteorin rungon toisistaan ja aiheuttaen sen räjähtumisen. Kuten Melosh selitti Purdue University News -lehdistötiedotteessa:
”Meteorin edessä olevan paineilman ja sen takana olevan ilman tyhjiön välillä on suuri kaltevuus. Jos ilma voi liikkua meteoriittikanavien läpi, se pääsee helposti sisälle ja puhaltaa paloja. "
Tabetah ja Melosh rakensivat mallin, joka kuvaa meteoroidin massan kulkemisen mysteerin Tšeljabinskin meteoroidin tuloprosessin yhteydessä. Siinä otettiin huomioon myös sen alkuperäinen massa ja miten se hajosi saapumisen yhteydessä. Sitten he kehittivät ainutlaatuisen tietokonekoodin, jonka avulla sekä meteoroidin rungosta saatu kiinteä aine että ilma ilmenivät missä tahansa laskennan osassa. Kuten Melosh ilmoitti:
”Olen etsinyt jotain tällaista jo jonkin aikaa. Suurin osa iskujen simuloinnissa käyttämistämme tietokonekoodeista voi sietää useita materiaaleja solussa, mutta ne keskiarvoavat kaiken yhdessä. Eri solun materiaalit käyttävät yksilöllistä identiteettinsä, mikä ei ole sopiva tällaiseen laskentaan. ”
Tämä uusi koodi antoi heille mahdollisuuden täysin simuloida energian ja vauhdin vaihtoa tulevan meteoroidin ja vuorovaikutteisen ilmakehän välillä. Simulaatioiden aikana meteoroidiin työnnetyn ilman annettiin sulaa sulaa sisälle, mikä laski meteoroidin lujuutta merkittävästi. Pohjimmiltaan ilma pääsi meteoroidin sisäpuolelle ja sai sen räjähtään sisältäpäin.
Tämä ei vain ratkaissut mysteeriä siitä, mihin Tšeljabinskin meteoroidin puuttuva massa meni, vaan se oli myös yhdenmukainen vuonna 2013 havaitun ilmapurskeen vaikutuksen kanssa. Tutkimus osoittaa myös, että kun kyse on pienemmistä meteroideista, maan paras puolustus on ilmakehänsä. Yhdistettynä varhaisvaroitusmenettelyihin, joista puuttui Tšeljabinskin meteroiditapahtuman aikana, vammat voidaan välttää tulevaisuudessa.
Tämä on varmasti hyvä uutinen ihmisille, jotka ovat huolissaan planeettojen suojelusta, ainakin pienten meteroidien kohdalla. Maan ilmapiiri ei todennäköisesti kuitenkaan vaikuta suurempiin. Onneksi NASA: n ja muiden avaruusjärjestöjen mielestä on syytä seurata niitä säännöllisesti, jotta kansalaisia voidaan varoittaa hyvissä ajoin etukäteen, jos jotkut harhaavat liian lähellä maata. He ovat myös kiireisiä kehittämään vastatoimenpiteitä mahdollisessa törmäyksessä.
