Crateras de caixa de areia revelam segredos de marcas de respingos planetários e meteoritos perdidos
p A Cratera Barringer, no Arizona, é um exemplo famoso de local de impacto de meteorito na Terra. Crédito:Shane.torgersonhttps://commons.wikimedia.org/wiki/File:Meteorcrater.jpgCreative Commons Attribution 3.0 Licença não adaptada.
p Todos os dias, A Terra é constantemente bombardeada por cerca de 100 toneladas de objetos caindo do espaço, principalmente poeira simples ou partículas do tamanho de areia que são destruídas quando atingem a alta atmosfera. Mas muito raramente, um pedaço grande o suficiente para sobreviver ao intenso calor de entrada consegue cair até a superfície da Terra, onde sua jornada galáctica termina com um solavanco. p A maioria dos meteoritos é tão pequena que não faz a menor diferença no solo. Rochas maiores, Contudo, deixam sua marca na forma de crateras de impacto em forma de tigela. Um exemplo famoso é o 50, Cratera Barringer de 000 anos no Arizona, que tem 1,2 km de diâmetro e 170 metros de profundidade. Mas crateras de impacto foram observadas não apenas na Terra; os cientistas também os espionaram em Mercúrio, Vênus e Marte, em nossa própria lua, e nas luas de Júpiter e Saturno.
p Uma característica das crateras intrigou os cientistas por décadas. A força de impacto de um meteorito transforma o solo em pó e joga esse pó no ar em uma trajetória em forma de cone. O pó voador se acomoda ao redor da cratera para formar um cobertor. Mas por que alguns cobertores têm a forma de raios - os longos, listras radiais que se espalham do centro da cratera como raios de uma roda?
p Fotografia de alta velocidade de um experimento de queda de bola em uma superfície granular impressa com um padrão regular de hexágonos. Uma coroa de raios de ejeção é claramente visível nas bordas do local do impacto. Crédito:OIST
p Em um novo estudo publicado em
Cartas de revisão física , cientistas da Universidade de Graduação do Instituto de Ciência e Tecnologia de Okinawa (OIST) simularam esses impactos extraterrestres para esclarecer como esses misteriosos raios de cratera se formam.
p "Você não pode fazer uma cratera de verdade com um meteorito de verdade, "disse o Professor Associado Pinaki Chakraborty, líder da Unidade de Mecânica de Fluidos da OIST, "mas você pode usar um analógico para simular o que está acontecendo." Um experimento simples amplamente estudado fornece esse análogo:jogar uma bola de metal pesado em um leito de areia; a bola arremessa areia formando uma cratera cercada por um cobertor. "O problema é que esses experimentos não produzem raios de cratera, "disse o professor Chakraborty.
p Mas existem algumas exceções curiosas. Não foi até que o Dr. Tapan Sabuwala da Unidade de Física Contínua (Prof. Gustavo Gioia) estava assistindo experimentos de queda de bola por estudantes do ensino médio no YouTube um dia que ele encontrou a primeira pista sobre o que pode estar causando os raios:" Esses experimentos são populares nas aulas de ciências. Notei que alguns de seus experimentos estavam produzindo raios de cratera. "
A fotografia de alta velocidade demonstra padrões de material ejetado em diferentes contornos de superfície granular. Crédito:OIST p Então, qual foi a característica única desses experimentos? Em uma palavra:bagunça. Os pesquisadores geralmente nivelam a superfície do leito de areia antes de deixar cair a bola, mas os vídeos mostraram alunos pulando essa etapa. Com certeza, quando o Dr. Sabuwala repetiu o experimento de queda da bola com uma superfície irregular, os mini-meteoritos produziram raios de cratera. "Esse foi o momento eureka."
p Ainda não estava claro por que paisagens irregulares causavam a formação de raios de cratera. Portanto, a equipe conduziu um segundo experimento em um leito de areia plano impresso com um padrão regular de vales em formato hexagonal. Após o impacto, todos os vales tocando a borda da bola produziram um raio. Açougueiro Cristão, um técnico na Unidade de Mecânica de Fluidos da OIST, repetiu o experimento com variáveis diferentes:"Mudamos o tamanho da bola, a distância entre os vales, a altura de queda da bola, os grãos na cama, e assim por diante, "disse o Sr. Butcher. As únicas variáveis que afetaram o número de raios produzidos foram o tamanho da bola e a distância entre os vales.
p Para uma visão mais detalhada do mecanismo por trás dos raios da cratera, a equipe voltou-se para simulações de computador. "O impacto da bola cria ondas de choque na cama, "diz o professor Chakraborty." As ondas de choque concentram os grãos de areia ejetados dos vales ao longo de faixas radiais para formar raios. "
p Tendo aprendido como os raios da cratera se formam, os cientistas criaram um modelo teórico para prever o número de raios. As previsões do modelo combinaram bem com os experimentos de mini-meteoritos, permitindo aos cientistas prever como seriam os padrões de raios nas superfícies ásperas de planetas reais.
p Uma nova cratera de impacto com raios observados na superfície de Marte em 2012. Crédito:NASA
p E havia outra reviravolta empolgante em seu modelo:ele também poderia ser usado para aprender sobre os meteoritos que criaram as crateras. Com base em quantos raios uma cratera possui, os pesquisadores podem calcular o diâmetro do meteorito que o criou.
p "Podemos olhar para quase todas as crateras com raios com este modelo e aprender como foi feito, "disse o professor Chakraborty.