Avaruudessa melkein aina sataa pölyä. Suurin osa pölystä on niin pientä, että mikroskoopin olisi vaikea nähdä sitä. Asteroidien törmäysten seurauksena miljoonat hienot pölyhiukkaset törmäävät Maan yläilmakehän kanssa joka sekunti. Kun he osuvat siihen tunnelmaan, he aloittavat monimutkaisen plasman ja energian tanssin, jota voi olla vaikea nähdä ja ymmärtää.
Tämän monimutkaisen tanssin simulointi antaisi tutkijoille mahdollisuuden ymmärtää, mitä ylemmissä ilmakehissä oikein tapahtuu. Silti tanssin monimutkaisuus on toistaiseksi hämmentänyt niiden mallintamista. Tähän asti – joukkue, joka koostuu jäsenistä John Hopkinsin yliopisto ja Bostonin yliopisto käytti supertietokonetta, joka tunnetaan nimellä Stampede2 Texasin yliopisto mallintaa, mitä meteoreille tapahtuu, kun ne osuvat yötaivaalle.
Kuva tutkimuksessa käytetystä Stampede2-supertietokoneesta.
Luotto - TACC
Mitä heille tapahtuu, voi olla vaikea nähdä paljaalla silmällä. Pölyhiukkaset valaisevat taivaan, kun niitä katsotaan tutkaspektrissä. Kun hiukkaset osuvat ilmakehään, ne käyvät läpi 'ablaatioksi' kutsutun prosessin, jossa ne muuttuvat hehkuviksi plasma , vapauttaa elektroniikan atomisidoksesta ja luo taivaalle valojuovan, joka näkyy tutkateleskooppien silmissä.
Nämä teleskoopit voivat sitten seurata, mistä suunnasta hiukkanen tuli ja kuinka suuri se oli, riippuen nopeudesta, liikeradalta ja palamisajan pituudesta. Lisäksi itse plasman todelliset spektrit voisivat sisältää vihjeitä itse meteorin rakenteesta.
Suuremmat meteorit aiheuttavat näkyviä ilmiöitä 'tähdet'.
Luotto - Jacek Halicki
Datapisteet sisältävät vihjeitä itse meteoriteista ja yläilmakehän koostumuksesta ja dynamiikasta. Tutkijat voivat pomppia LIDAR-signaaleja meteoreista määrittääkseen yläilmakehän lämpötilan, tiheyden ja tuulen nopeuden. Lisäksi he voivat seurata tuulen suuntaa katsomalla plasman puhaltamista pois, vaikka se kestäisi vain sekunnin murto-osan.
Mutta kaikki tämä on äärimmäisen vaikeaa laskennallisesti, ja yrittäminen ymmärtää, mitä tutkijat näkevät, vaatisi mallin, johon verrata. Siellä uusi tutkimus tulee esiin. Julkaistu Journal of Geophysical Research tutkimuksessa käytettiin Extreme Science and Engineering Discovery Environmentin (XSEDE) Stampede2-supertietokonetta mallintamaan kolmea erityyppistä simulaatiota, jotka syötetään meteorimalliin.
Meteorisuihkut ovat vaikuttavampia versioita paperissa mallinnetuista plasmatapahtumista.
Nämä mallit keskittyvät pääasiassa räjähdyksiin, joita on tunnetusti vaikea mallintaa, etenkin heterogeenisten esineiden, kuten meteorien, kohdalla. Kuten kaikki tekniset ongelmat, tohtori Meers Oppenheim, paperin toinen kirjoittaja, yritti jakaa sen paremmin hallittaviin vaiheisiin. Ensimmäinen näistä oli meteorin hajoamisen molekyylidynamiikan mallinnus. Toisin sanoen kuinka mallintaa, mitä yksittäisille meteoriatomeille tapahtui, kun ne kohtaavat ilmamolekyylejä matkustaessaan yli 50 kilometriä sekunnissa.
Ensimmäisen kosketuksen jälkeen seuraava simulaatio keskittyy siihen, mitä molekyylien vieressä tapahtuu. Erityisesti se yrittää simuloida minne ne lentävät, millä nopeudella kun/jos ne plasmatoituvat. Kolmas simulaatio käyttää virtuaalista tutkamuotoa plasman tutkimiseen jäljitelläkseen sitä, mitä todelliset tutkajärjestelmät näkivät.
Atacaman aavikon yllä hajoavan meteorin aikaviive.
Luotto - ALMA
Näillä kolmella yhdistetyllä simulaatiolla, joista jokainen on itsessään erittäin laskennallisesti intensiivinen, tohtori Oppenheim ja hänen työtoverinsa saavat heidän mielestään toimivan mallin meteorien ja yläilmakehän vuorovaikutuksista. Tällainen malli voi johtaa oletuksiin tai arvioihin, joita ei aiemmin ollut voitu todistaa, ja saattaa lopulta johtaa dramaattisesti lisääntyneeseen ymmärrykseen yläilmakehän fysiikasta. Riippumatta tietämyksestään taustalla olevista prosesseista, tutkijat pitävät silmällä jatkuvaa pölysadetta, jos he onnistuvat näkemään jotain, joka selviää plasmapallon vaiheesta.
Lisätietoja:
Texasin yliopisto - MITÄ TAPAHTUU, KUN METEORI JOHTAA ILMAAN?
UT - Tutkijat ovat opettaneet droonin tunnistamaan ja metsästämään meteoriitteja itsenäisesti
UT - Keraamisten sirujen yllättävä löytö meteoriittien sisällä tarkoittaa, että varhaisessa aurinkokunnassa oli villejä lämpötilavaihteluita
UT - Kameraverkko vakoojia Epänormaalia meteoriittia
Pääkuva:
Plasmakartoitus meteoriittien erilaisista ablaatiotapahtumista.
Luotto - Sugar et al