Nuevo descubrimiento sobre meteoritos informa la evaluación de la amenaza de entrada a la atmósfera

Las representaciones de la microestructura de los meteoritos muestran una evaporación progresiva de los granos de sulfuro y un aumento de la porosidad durante el calentamiento. Crédito: Imagen tomada del paper de Francesco Panerai et al.

Investigadores de la Universidad de Illinois Urbana-Champaign observaron fragmentos de dos meteoros mientras le suministraban calor desde la temperatura ambiente a la temperatura que alcanza al entrar en la atmósfera de la Tierra y realizaron un descubrimiento significativo. El sulfuro de hierro vaporizado deja huecos, lo que hace que el material sea más poroso. Esta información ayudará a la hora de predecir el peso de un meteoro, su probabilidad de romperse y la posterior evaluación de daños si aterriza.

“Extrajimos muestras de los interiores que aún no habían estado expuestos al alto calor del ambiente de entrada”, dijo Francesco Panerai, Profesor del Departamento de Ingeniería Aeroespacial de la UIUC“Queríamos entender cómo cambia la microestructura de un meteorito a medida que viaja a través de la atmósfera”.

Utilizando la microtomografía de rayos X

Panerai y sus colaboradores del Centro de Investigación Ames de la NASA utilizaron una técnica de microtomografía de rayos X que les permitió observar las muestras en su lugar mientras se calentaban hasta 2200 grados Fahrenheit (1204 grados Celsius) y crear imágenes en tres dimensiones. Los experimentos se realizaron utilizando la Fuente de Luz Avanzada sincrotrón en el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley.

El sulfuro de hierro dentro del meteorito se vaporizó a medida que se calentaba.  Algunos de los granos en realidad desaparecieron dejando grandes vacíos en el material ”, dijo Panerai. “Nos sorprendió esta observación. La capacidad de mirar el interior del meteorito en 3D, mientras se calienta, nos llevó a descubrir un aumento progresivo de la porosidad del material con el calentamiento. Después de eso, tomamos secciones transversales del material y observamos la composición química para comprender la fase que había sido modificada por el calentamiento, cambiando su porosidad».

«Este descubrimiento proporciona evidencia de que los materiales de los meteoritos se vuelven porosos y permeables, lo que especulamos tendrá un efecto en su fuerza y ​​propensión a la fragmentación».

Los meteoritos seleccionados para el estudio

La NASA seleccionó a Tamdakht como estudio de caso, un meteorito que aterrizó en un desierto marroquí hace unos años. Pero el equipo de investigadores quería corroborar lo que habían visto, por lo que repitieron los experimentos con Tenham para ver si un meteorito con diferente composición se comportaría de la misma manera. Ambos especímenes pertenecían a una clase similar de meteoritos llamados condritas, los más comunes entre los hallazgos de meteoritos que se componen de hierro y níquel, que son elementos de alta densidad.

“Ambos se volvieron porosos, pero la porosidad que se desarrolla depende del contenido de sulfuros”, dijo Panerai. “Uno de los dos tenía más sulfuros de hierro, que es lo que se evapora. Descubrimos que la vaporización de sulfuros de hierro ocurre a temperaturas de entrada suaves. Esto es algo que sucedería, no en la corteza de fusión externa del meteorito, donde la temperatura es mucho más alta, sino justo debajo de la superficie».

EL estudio es parte del Programa de Evaluación de Amenazas de Asteroides

El estudio fue motivado por la amenaza potencial que representan los meteoritos para los humanos; el ejemplo más claro es el meteoro de Chelyabinsk que estalló en la atmósfera de la Tierra sobre Rusia en 2013 y provocó que alrededor de 1.500 personas resultasen heridas por efectos indirectos como vidrios rotos por la onda de choque. Después de ese incidente, la NASA creó el Programa de Evaluación de Amenazas de Asteroides para proporcionar herramientas científicas que pueden ayudar a los tomadores de decisiones a comprender las posibles amenazas de meteoritos para la población.

“La mayor parte del material cósmico se quema cuando entra. El ambiente nos protege”, dijo Panerai. “Pero hay meteoritos de tamaño significativo que pueden ser dañinos. Para estos objetos más grandes que tienen una probabilidad distinta de cero de golpearnos, necesitamos tener herramientas para predecir qué daño harían si golpearan la Tierra. Con base en estas herramientas, podemos predecir cómo ingresa a la atmósfera, su tamaño, cómo se comporta a medida que atraviesa la atmósfera, etc. para que los tomadores de decisiones puedan tomar contramedidas».

Herramientas utilizadas para estudiar el comportamiento de los meteoritos

Panerai dijo que el Programa de Evaluación de Amenazas de Asteroides está desarrollando modelos para mostrar cómo se comportan los meteoritos y los modelos requieren una gran cantidad de datos. “Usamos el aprendizaje automático para el análisis de datos porque la cantidad de datos para analizar es enorme y necesitamos técnicas eficientes«.

“También estamos utilizando herramientas perfeccionadas a lo largo de los años para el diseño de vehículos de entrada hipersónicos y transfiriendo este conocimiento al estudio de los meteoroides, los únicos sistemas hipersónicos en la naturaleza, lo cual es muy emocionante. Esto proporciona a la NASA datos críticos sobre la microestructura y morfología de cómo se comporta un meteorito común durante el calentamiento, de modo que esas características puedan integrarse en esos modelos».

Este trabajo fue financiado por la Oficina de Coordinación de Defensa Planetaria de la NASA.

El estudio, “Evolución morfológica de la microestructura de condrita ordinaria durante el calentamiento: implicaciones para la entrada atmosférica”, fue escrito por Francesco Panerai y Collin Foster de UIUC; Brody Bessire, Justin Haskins, Eric Stern y Jay Feldman del Centro de Investigación Ames de la NASA; y Harold Barnard de Advanced Light Source en el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley. Aparece en el Planetary Science Journal. DOI: 10.3847 / PSJ / ac1749.

Fuente: Universidad de Illinois en Urbana-Champaign.

Artículo original: New discovery about meteorites informs atmospheric entry threat assessment‘. Debra Levey Larson. September 16, 2021.

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