为什么陨石是锥状？新研究揭示了“锥形定向陨石”的答案！

博科园 原创 2019-09-12 投诉

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来自外太空流星体的形状是随机的，但其中许多作为陨石降落在地球上的流星体被发现被雕刻成锥状。科学家们现在已经弄清楚了大气中飞行物理原理是如何导致这种转变的。这一过程是通过纽约大学(New York University)应用数学实验室一系列复制实验发现的，包括在飞行过程中融化和侵蚀，最终形成一个理想的形状，就像流星体穿过大气层一样，研究结果发表在《美国国家科学院院刊》上。

领导这项研究的纽约大学Courant数学科学研究所的助理教授Leif Ristroph说：细长或狭窄的视锥胞翻转翻滚，而宽宽的视锥胞则来回摆动摇摆，但发现，在这些视锥胞之间，有一些视锥胞是笔直飞行的，它们的尖端或顶端处于最先位置。令人惊讶的是，这些‘金发姑娘’圆锥体的‘刚好’角度与实验和实际圆锥形陨石所形成的侵蚀粘土形状完全吻合。通过展示物体形状如何影响其直线飞行的能力，新研究揭示了一个长期存在的谜团：为什么那么多到达地球的陨石是锥状的？

陨石是流星或“流星”，它们在穿越大气层并降落在地球上的激烈飞行中幸存下来。陨石的形状不像它们在太空中的形状，因为它们实际上是由大气飞行融化、侵蚀和重塑的。虽然大多数陨石都是随机形状的‘小块’，但令人惊讶的是，其中有很多（大约25%）是‘定向陨石’，这些完整的样本看起来几乎像完美的锥。为了探索产生锥形陨石的力量，包括科朗特研究所和纽约大学物理学和数学教授张军(Jun Zhang)在内的研究人员，复制了穿越外太空的流星体：附着在一根杆子上的粘土物体充当“模拟陨石”，在水中运动时被侵蚀。

水流中黏土最终被雕刻成与锥形陨石一样的棱角——既不太细也不太宽。然而，研究人员认识到这种实验设计的局限性：与粘土物体不同，实际飞行的流星体不是固定在一个位置上，可以自由旋转、翻滚和旋转。这种区别提出了以下问题：是什么使陨石保持固定的方向并成功地到达地球？这个团队还包括纽约大学的本科生昆萨阿明(Khunsa Amin)和胡凯文(Kevin Hu)，以及当时在纽约大学攻读博士学位的黄锦子(Jinzi Huang)。在这里，他们发现当宽锥摆动时，窄锥会翻转。

然而，在这两者之间是“刚刚好”的圆锥形状，飞行直线。这些实验讲述了定向陨石的起源：正是空气动力在飞行中融化和重塑流星体，同时也稳定了它的姿态，这样一个锥状的形状就可以被雕刻出来，最终到达地球，这是研究从陨石中了解到的另一个有趣信息，陨石作为地球的‘外星访客’，其组成和结构告诉我们太阳系和宇宙的科学重要性。

博科园｜研究/来自：纽约大学

参考期刊《美国国家科学院院刊》

DOI: 10.1073/pnas.1815133116

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