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模拟极端撞击来了解矿物怎么受到陨石撞击的影响 指纹矿物是什么

时间:2023-08-05来源:网络作者:小白

  “指纹”矿物,以更好地了解它们怎么受到陨石碰撞的影响。研究人员在实验室模拟了这些极端的影响,并发现了它们怎么转化地壳中矿物质的新详情。

  当一块宇宙岩石在穿过地球大气层的湍流通道中幸存下来并撞击地表时,它会产生冲击波,可以压缩和转化地壳中的矿物质。由于这些变化取决于撞击产生的压力,因此专家可以利用地球矿物的特征来了解陨石的生命故事,从碰撞的那一刻一直到天体起源的条件。

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  能源部 SLAC 国家加速器实验室的科学家 Arianna Gleason 说:“如果你将普通矿物与陨石撞击中的矿物进行比较,你会在震惊的矿物中发现一些独特的特征。”“在外面,它们保留了一些原始的结晶形式,但在内部它们变得无序,充满了美丽的连锁线性结构,称为薄片。”

  斜长石是地壳中最丰富的矿物,是绘制更全面的陨石撞击图的最常用矿物之一。然而,这种矿物失去其结晶形状并变得无序的压力——以及这个称为非晶化的过程怎么发挥作用——是持续争论的主题。

  在一项新实验中,帆叶网,SLAC 研究人员在实验室中模拟了陨石撞击,以探索斜长石在冲击压缩过程中怎么转变。他们发现非晶化开始的压力远低于先前假设的。他们还发现,在释放后,该材料会部分重结晶回原本的形状,这表明了一种记忆效应,可以潜在地用于材料科学应用。他们的结果今天发表在Meteoritics and Planetary Science上,可能会导致更准确的模型来了解陨石撞击,包括流星的移动速度以及它们在碰撞时产生的压力。

陨石碰撞.jpg

  指纹矿物

  研究人员使用 SLAC 直线加速器相干光源 (LCLS) X 射线激光器的极端条件物质 (MEC) 仪器,用高功率光学激光撞击斜长石样品,以通过它发送冲击波。当冲击波穿过样品时,研究人员在不同时间点用来自 LCLS 的超快 X 射线激光脉冲撞击样品。然后这些 X 射线中的一些散射到探测器中并形成衍射图案。

  “就像每个人都有自己的一套指纹一样,每种矿物的原子结构都是独一无二的。”格里森说。“衍射图案揭示了这种指纹,使我们能够跟踪样品的原子怎么响应冲击波产生的压力而重新排列。”

  研究人员还可以将光学激光器调整到不同的能量,以观察衍射图案在不同压力下的变化。

  毁灭之美

  在后续实验中,研究人员计划捕捉和分析撞击过程中产生的碎片信息。这将使他们能够更全面地了解影响,并与专家在该领域可能发现的情况进行并排比较,以进一步改进陨石碰撞模型。他们还计划探索其他矿物并使用更强大的激光和更大量的材料,这可以提供对诸如行星形成等更大规模过程的洞察。

  格里森补充说,她对这项研究可以揭示不仅在地球上而且在其他行星和外星体上发现的矿物质感到兴奋。进一步了解这些矿物怎么受到极端影响的影响,可以解开有关天体物理现象的新信息。

玉衡-尼亚加拉火球事件导致发现已知最小的小行星

(神秘的地球uux.cn)据西安大略大学(Jeff Renaud):在西部大学和洛厄尔天文台领导的一项国际研究中,科学家们描述了一种研究近地小行星的开创性综合方法,该方法主要基于2022年11月在尼亚加拉地区坠落陨石的火球事件。太空科学家通过将亚利桑那州的望远镜观测结果与西部安大略省南部流星网络摄像机于2022年11月19日拍摄的火球(一种异常明亮的流星)视频进行比较,确定了小行星2022 WJ1(WJ1)在进入地球大气层时断裂之前的成分和大小。今天发表在《行星科学杂志》上的这项研究具有重要意义,不仅因为它揭示了迄今为止太空中最小的小行星WJ1的关键细节,而且还为研究影响地球的其他空间物体建立了方法。这是首次使用望远镜观测和相机捕捉来研究同一空间物体。WJ1的大小是由亚利桑那州4.3米长的洛厄尔发现望远镜(LDT)确定的。LDT的观测结果显示,WJ1的表面富含二氧化硅,这意味着它具有中等至高的反照率(反射光)。天文学家利用反射光计算直径,其范围在40至60厘米(16至27英寸)之间,使其成为有记录以来最小的小行星。结合两种技术西方物理学和天文学副教授Denis Vida说:“这只是撞击前发现的第六颗小行星。”。“我们的新方法是通过太空观测发现一颗小行星,然后用地面相机对其进行观测,这使我们能够确认我们的估计与使用完全不同的方法得出的估计非常吻合。”利用西方的流星相机网络,西方太空科学家捕捉到这颗小行星进入伦敦上空大气层,在圣凯瑟琳附近结束。基于Western火球观测的建模给出了与LDT发现的小行星相同的初始直径和成分估计。火球网络和望远镜方法也在WJ1到达地球之前的轨道确定上达成了一致。洛厄尔天文台博士后助理Teddy Kareta说:“这是第二次在小行星撞击地球之前用望远镜对其进行有意义的表征。”。“这证明了我们的好运和准备,但这也归功于关心保护地球免受这些撞击者影响的社区学会了更好地合作。”望远镜和火球相机的数据都表明,WJ1属于S球粒陨石类天体,它们是富含二氧化硅的石质天体(因此被命名为“S”)。它们是太阳系中最古老的天体之一,也是撞击地球最常见的陨石类型。卡雷塔说:“望远镜和火球相机数据之间的首次比较非常令人兴奋,这意味着我们将能够更详细地描述下一颗撞击地球的小行星。”。可能并非所有WJ1的碎片都在地球大气层中燃烧殆尽。虽然最初的陨石搜索和尼亚加拉地区的一些居民已经搜索了陨石碎片,但到目前为止还没有找到。预测的秋季区域大部分位于安大略湖的水下。对于陆地上的秋季区域,没有计划进行任何进一步的官方搜索。西方地球科学副教授、流星物理小组研究员菲尔·麦考斯兰说:“两年后,任何落在陆地上的陨石都会与景观融为一体。”。“也就是说,该地区有人在寻找,知道该找什么。在未来的几个月和几年里,我们可能仍然会幸运地在今年秋天找到一两颗陨石。”一条偶然的道路WJ1于2022年11月由亚利桑那州图森市的卡塔利娜巡天首次发现。不久之后,天文学家预测该天体将在三小时内撞击地球。这为科学家们提供了足够的时间,在物体仍在太空中时对其进行望远镜观测。它还为天文学家提供了时间来收集小行星的精确位置和运动,以完善其轨道。这些因素共同作用,使我们能够更准确地确定小行星将在美国和加拿大边境的五大湖上空进入地球大气层的位置。预测的撞击地点被证明是偶然的,正好落在西部同一地区的流星观测相机网络的中间。关于小行星撞击的几个小时的预警使西方流星物理小组和西方地球与太空探索研究所的几名成员有时间开车并找到晴朗的天气来观察即将到来的物体,这是历史上第一次提醒观察者看到天然火球。显示2022 WJ1穿过LMI视场的三幅图像序列。每个单独的条纹是WJ1在单独的十秒长图像中移动了多远。图片来源:uux.cn/Teddy Kareta/Lowell天文台西方物理学和天文学教授Paul Wiegert是这项研究的合著者,他很早就得到了警报,在凌晨3:30左右看到了火球。Wiegert在活动结束后说:“我在西部校园的布雷西亚山上观看。虽然寒冷多风,但这座山向东看得很清楚,我原本以为只会看到远处的闪光。然后火球突然出现,几乎从头顶飞过。在破碎的云层之间很容易看到,明显呈橙红色。”。驻扎在亚利桑那州弗拉格斯塔夫附近的LDT。,是望远镜观测的理想选择。它快速稳定的跟踪能力意味着它可以跟上小型快速移动的近地小行星。Kareta恰好计划在那天晚上用LDT进行观测,他和他的团队对这颗小行星进行了大约一个小时的成像,然后它就消失在了地球的阴影中。卡雷塔说:“当我们失去小行星时——当它变得太暗而无法在我们的图像中看到时——我们让望远镜以每秒5度的速度移动,试图跟上它。这足够快了,以至于大多数其他望远镜不得不更早地放弃。”。“这颗小行星碰巧在夜间飞越亚利桑那州的黑暗天空,然后在西部优秀的相机网络上燃烧,这是非常幸运的。很难想象有更好的情况来进行这种研究。”

天体物理学家预测2029年发生重大小行星撞击的几率(略有)增加

小行星撞击产生的一个脉冲 Δv = 10−1 m s−1 的情况图例已应用于阿波菲斯。来源:uux.cn《行星科学杂志》(神秘的地球uux.cn)据《大众科学》(安德鲁·保罗):一颗巨大的小行星不太可能很快撞击地球。然而,根据一位天体物理学家的说法,某些事件可能会增加与大约1210英尺宽的太空岩石99942阿波菲斯发生灾难性交会的机会。尽管根据现有证据,可能性仍然很小,但人类当然不希望情况像理论上的那样发展。阿波菲斯是历史上研究最多的近地小行星之一,不是因为它有任何引人注目的物理特征,而是因为它的轨迹。天文学家在2004年发现地球后,最初对与地球相撞的可能性表示担忧,并认为发生这种灾难的几率为2.7%。这些计算最初使阿波菲斯在都灵撞击危险等级中获得了4级,这是有史以来最高的。然而,很快,修订后的分析表明,阿波菲斯的路线仍然相对靠近地球,但安全无需担心。到2006年,其都灵级别降至0,此后一直保持不变。2021年,美国国家航空航天局喷气推进实验室表示,这颗小行星在未来100年内不可能撞击地球。但正如西安大略大学的Paul Wiegert在《行星科学杂志》上发表的新研究中所指出的那样,只要没有任何东西影响其路径,这些结论就仍然是铁板一块。与另一颗小行星的相遇,即使只有两英尺宽,也可能足以改变其路线。将该天体的大小增加到仅11英尺,它可能会在2029年4月13日最接近地球时撞上阿波菲斯,使其成为人类的一个问题。虽然Wiegert在他的研究摘要中指出,“阿波菲斯目前的轨道使其在几个地球半径的距离安全地经过我们的星球”,但那天,遇到另一颗小行星“就像那些经常和不可预测地撞击地球的小行星”可能需要天文学家迅速修改他们的计算。为了确定这种情况的可能性,Wiegert参考了每年穿过地球大气层的直径在0.6到3.4米(1.96到11.15英尺)之间的物体的数量。每年大约有120颗较小的陨石,只有一颗较大的岩石。然后,他将这些数字整合到计算类似小行星撞击阿波菲斯的概率中。如果恒星(或者更准确地说,小行星)对齐,那么与阿波菲斯约会的几率将提高到10-8。正如该研究9月12日的公告所解释的那样,这个新数字“当然很低”。从长远来看,2029年4月13日之前发生的任何事情,“恰到好处的命中率可能是20亿分之一”。计算出阿波菲斯在2036年和2068年的未来飞越,这一概率增加到百万分之一——呈指数级增长,但仍然极不可能。至于人类何时可以绝对确定阿波菲斯不会朝这个方向发展,Weigert说,这要到2027年才会发生,届时它将成为天文学家最容易观察到的。Weigert在他的研究中解释说:“一颗小行星在几年或几十年内与任何小行星碰撞的可能性很小,在几乎任何其他情况下都可以被认为小得可以忽略不计。”。“正是这颗小行星不同寻常的轨迹及其对我们星球带来的风险促使我们在这里详细研究这种情况。”但即使几乎完全不可能,“随之而来的风险”也值得考虑。天体物理学家估计,阿波菲斯的大小和速度将产生相当于1200兆吨TNT的能量,足以形成一个17000英尺宽的陨石坑。虽然不是世界末日,但也不会令人愉快。这也将破坏美国国家航空航天局用他们的OSIRIS-APEX太空探测器研究它的计划,该探测器将于2029年6月与阿波菲斯会面。
标签:矿物陨石
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