科学家通过实验揭示：为何陨石多为锥形？

12-05

科学家通过实验揭示：为何陨石多为锥形？

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。