Sinds de planeet voor het eerst ongeveer 4,5 miljard jaar geleden werd gevormd, is de aarde onderhevig geweest aan inslagen door asteroïden en tal van meteoren. Deze effecten hebben een belangrijke rol gespeeld in de geologische geschiedenis van onze planeet en zelfs een rol gespeeld bij de evolutie van soorten. En hoewel meteoren in vele soorten en maten voorkomen, hebben wetenschappers ontdekt dat velen kegelvormig worden zodra ze onze atmosfeer binnenkomen.
De reden hiervoor is al enige tijd een mysterie. Maar dankzij een recent onderzoek dat is uitgevoerd door een team van onderzoekers van het Applied Mathematics Lab van de New York University, is de fysica ontdekt die tot deze transformatie leidt. In wezen omvat het proces smelten en erosie die uiteindelijk verandert
De bevindingen zijn gerapporteerd in het tijdschrift Proceedings van de National Academy of Sciences (PNAS). De studie werd geleid door Leif Ristroph, een assistent-professor aan het Courant Institute of Mathematical Sciences (CIMS) van de NYU, en werd bijgestaan door Khunsa Amin en Kevin Hu (beiden zijn studenten aan de NYU) en Jinzi Huang - destijds een doctoraatsstudent aan de NYU van het werk.
In wezen veranderen de vormen van meteorieten drastisch als gevolg van atmosferische vlucht. Het proces veroorzaakt een hoop luchtwrijving, waardoor het oppervlak van de meteoor smelt, erodeert en opnieuw vorm krijgt. Terwijl de meeste willekeurig gevormd worden, wordt een verrassende 25 procent 'georiënteerde meteorieten' die op perfecte kegels lijken.
Natuurlijk zijn er veel soorten canonieke meteoren. Terwijl sommigen door de atmosfeer tuimelen en slanke of smalle kegels produceren, anderen terwijl de andere heen en weer schommelt naar brede kegels. Daartussenin heb je kegels die perfect recht door de atmosfeer vliegen met hun apex leading. Zoals Ristroph uitlegde in een recent persbericht van NYU:
“Verbazingwekkend genoeg komen deze 'Goudlokje'-kegels met de' precies goede 'hoeken precies overeen met de vormen van geërodeerde klei die het resultaat zijn van onze experimenten en van echte kegelvormige meteorieten ... Door te laten zien hoe de vorm van een object zijn vermogen om recht te vliegen beïnvloedt, werpt onze studie af enig licht op dit al lang bestaande mysterie over waarom zoveel meteorieten die op aarde aankomen zijn kegelvormig.”
Omwille van hun studie voerde het team verschillende replicator-experimenten uit met klei-objecten die aan een staaf waren bevestigd. Deze dienden als hun 'nep-meteorieten', waarvan de erosiepatronen werden onderzocht terwijl ze werden gevormd door waterstromingen. Uiteindelijk werden ze in kegels gesneden die dezelfde vorm hadden als kegelvormige meteorieten.
De kleivoorwerpen werden uiteindelijk uitgehouwen in kegels die dezelfde hoekigheid hadden als kegelvormige meteorieten. De onderzoekers wisten echter dat ze echt de juiste omstandigheden moesten simuleren, ze hadden meer nodig dan objecten die op hun plaats waren vastgezet. Wanneer ze door onze atmosfeer vliegen, zijn meteorieten vrij om te roteren, te tuimelen en te draaien, waardoor de vraag rijst: wat stelt hen in staat om een vaste oriëntatie te behouden?
Om dit te beantwoorden, voerde het team aanvullende experimenten uit, waarbij ze onderzochten hoe kegels met verschillende vormen kegels vergingen in stromend water. Wat werd geconstateerd was dat smalle kegeltjes over elkaar heen klappen terwijl bredere kegeltjes fladderen, maar de 'goudlokje'-kegels wisten recht en waar te blijven vliegen.
Zoals Ristroph uitlegde, verklaren deze bevindingen niet alleen een aanhoudend mysterie rondom
“Deze experimenten vertellen een oorsprongsverhaal voor georiënteerde meteorieten: de zeer aërodynamische krachten die tijdens de vlucht meteoroïden smelten en hervormen, stabiliseren ook de houding zodat een kegelvorm kan worden uitgehouwen en uiteindelijk op aarde kan aankomen. Dit is een andere interessante boodschap die we leren van meteorieten, die wetenschappelijk belangrijk zijn als ‘buitenaardse bezoekers’ op aarde wiens samenstelling en structuur ons vertellen over het universum. "
