Výzkumy v AsÚ AV ČR (134): Případ Maribo - křehký materiál přežil vstup do atmosféry vysokou rychlostí

Šance, že meteoroid přežije průlet zemskou atmosférou a jeho části dopadnou až na zemský povrch jako meteority závisí na několika důležitých faktorech. Tím nejdůležitějším je přirozeně hmotnost původního tělesa, čím hmotnější těleso do atmosféry vstupuje, tím větší je šance, že z něj něco přežije průlet a bude nalezeno. Druhým faktorem je pevnost materiálu. Pevnější materiál lépe odolává dynamickému tlaku při průletu. Svoji roli hrají i parametry vstupu do atmosféry, tedy vstupní rychlost a úhel vůči svislici. Vyšší rychlost znamená vyšší dynamické namáhání a tak nižší pravděpodobnost úspěšného průletu. V literatuře byly publikovány odhady, že žádné těleso nepřežije průlet atmosférou pokud je jeho vstupní rychlost vyšší než 30 km/s. Statistické studie známých meteoritů tuto hodnotu podporují. Meteorit Maribo se v tomto stal milníkem. 

17. ledna 2009 proletěl v oblasti Baltského moře velmi jasný bolid, jehož maximální jasnost byla odhadována až na −20 magnitud. Poblíž dánského města Maribo se německému hledači podařilo nalézt 26gramový meteorit z velmi křehkého materiálu. Nad většinou dotčené oblasti byla v té době obloha pokryta mraky, takže k průletu neexistovalo žádné „čisté“ pozorování. Průlet byl detekován meteorickým radarem v německém Juliusruh, zachycen bezpečnostní kamerou ve Švédsku a vyfotografován z Holandska. Průlet také zaznamenaly vysokokadenční radiometry Autonomních bolidových observatoří na sedmi místech v České republice. V jejich případě bylo na všech místech zataženo a radiometry tak měřily světlo bolidu rozptýlené v atmosféře.

Již prvotní analýzy provedené jinými autory vycházející zejména z radarových pozorování naznačovaly, že meteoroid vstoupil do atmosféry vysokou rychlostí kolem 28 km/s. Nalezený fragment byl ale klasifikován jako uhlíkatý chondrit, tedy jako materiál s velmi malou pevností a obvykle vysokou porozitou. Jak je tedy možné, že takový nesoudržný materiál přežil průlet atmosférou s tak vysokou vstupní rychlostí?

Jiří Borovička a Pavel Spurný z ASU společně s Olgou Popovou z Ruské akademie věd znovuanalyzovali průlet bolidu Maribo aby na tuto otázku odpověděli. Autoři využili všechen dostupný pozorovací materiál ke společnému určení jednak atmosférické i meziplanetární dráhy, ale také k přesnějšímu popisu fragmentace meteoroidu během průletu atmosférou. Vzhledem k nepříznivým pozorovacím podmínkám během průletu byla kalibrace pozorovacího materiálu velmi obtížná a v mnoha případech i nejistá. Na videu z bezpečnostní kamery prolétal bolid za větvemi stromů, na fotografii z Holandska se nacházel velmi nízko nad obzorem a částečně byl zakryt v oparu. Radiometrická pozorování nebylo možné zkalibrovat vůči na stejném místě pořízeným fotografiím jako obvykle, neboť bylo zataženo. I přes tyto obtíže se astronomům podařilo tento materiál zkalibrovat (byť s nejistotami většími než obvykle) a proměřit. Zrekonstruovaná atmosférická dráha odpovídá předchozím pracem, stejně tak jako se potvrdila vysoká vstupní rychlost. Těleso bylo zaregistrováno meteorickým radarem ve výšce 115 km, kdy prolétalo atmosférou rychlostí (28,3±0,3) km/s pod úhlem 31,7 stupně vůči rovině zemského povrchu. 

Novum představované práce je však využití radiometrických pozorování k popisu fragmentace tělesa během jeho průletu atmosférou. Na světelné křivce jsou totiž patrná četná zjasnění, která jsou nejčastěji spojována s rozpadovými událostmi. Autoři k popisu použili hned tři konkurenční modely. Byť jsou detaily vývoje pro jednotlivé modely odlišné, v hrubém popisu se víceméně shodují. Tak například vývoj ztráty hmoty je ve všech modelech v zásadě podobný, byť každý z nich vede k odlišné hodnotě výchozí hmotnosti vstupujícího tělesa. Modely se shodují například v tom, že výrazný nárůst jasnosti v prvních třech sekundách byl způsoben oddělením 30–40 % původní hmotnosti ve výšce kolem 77 km, která se v následujících dvou sekundách proměnila v malé fragmenty nebo prach a vypařila se. Fragmentace zbývajícího materiálu pak nastala až ve výrazně menších výškách. Modely nedávají odpověď na otázku, zda jsou pozdější zjasnění důsledkem rozpadu fragmentů vytvořených již ve výšce 77 km, nebo zda jde o další štěpení monolitického pozůstatku původního tělesa. Každý ze tří scénářů však ukazuje, že relativně velká část původního tělesa, snad až 25–40 % původní hmotnosti, přežilo až do finálního zjasnění ve výšce 35 km. Zdá se, že až jedno procento, tedy v absolutní míře 15–20 kg, mohlo dopadnout na zemi ve formě malých fragmentů s hmotnostmi pod 200 g. 

Autoři se domnívají, že klíčem k vysvětlení záhady meteoritu Maribo je přítomnost nebo nepřítomnost vnitřních prasklin v původním tělese. Existující praskliny efektivně snižují pevnost tělesa v případech tzv. obyčejných chondritů. Zdá se, že v hydratovaných uhlíkatých chondritech není vnitřních prasklin tolik, aby hrály podstatnou roli ve snižování pevnosti tělesa. Meteoroid Maribo byl ovšem značně nehomogenní s částmi s odlišnou mechanickou strukturou. To, že významná část původního tělesa patřila k nejpevnější fázi přispělo k tomu, že jeho zbytky i přes vysokou vstupní rychlost dopadly až na zemi, byť by k tomu vlastně dojít nemělo. 

REFERENCE

J. Borovička, O. Popová, P. Spurný, The Maribo CM2 meteorite fall - survival of weak material at high entry speed, Meteoritics and Planetary Science v tisku, preprint arXiv:1902.01112.

KONTAKT

RNDr. Jiří Borovička, CSc.
jiri.borovicka@asu.cas.cz
Oddělení meziplanetární hmoty Astronomického ústavu AV ČR

Zdroje a doporučené odkazy:
[1] Oddělení meziplanetární hmoty ASU

Převzato: Astronomický ústav AV ČR, v. v. i.