來自外太空流星體的形狀是隨機(jī)的，但其中許多作為隕石降落在地球上的流星體被發(fā)現(xiàn)被雕刻成錐狀?？茖W(xué)家們現(xiàn)在已經(jīng)弄清楚了大氣中飛行物理原理是如何導(dǎo)致這種轉(zhuǎn)變的。

這一過程是通過紐約大學(xué)(New York University)應(yīng)用數(shù)學(xué)實驗室一系列復(fù)制實驗發(fā)現(xiàn)的，包括在飛行過程中融化和侵蝕，最終形成一個理想的形狀，就像流星體穿過大氣層一樣，研究結(jié)果發(fā)表在《美國國家科學(xué)院院刊》上。

領(lǐng)導(dǎo)這項研究的紐約大學(xué)Courant數(shù)學(xué)科學(xué)研究所的助理教授Leif Ristroph說：細(xì)長或狹窄的視錐胞翻轉(zhuǎn)翻滾，而寬寬的視錐胞則來回擺動搖擺，但發(fā)現(xiàn)，在這些視錐胞之間，有一些視錐胞是筆直飛行的，它們的尖端或頂端處于最先位置。令人驚訝的是，這些‘金發(fā)姑娘’圓錐體的‘剛好’角度與實驗和實際圓錐形隕石所形成的侵蝕粘土形狀完全吻合。通過展示物體形狀如何影響其直線飛行的能力，新研究揭示了一個長期存在的謎團(tuán)：為什么那么多到達(dá)地球的隕石是錐狀的？

隕石是流星或“流星”，它們在穿越大氣層并降落在地球上的激烈飛行中幸存下來。隕石的形狀不像它們在太空中的形狀，因為它們實際上是由大氣飛行融化、侵蝕和重塑的。雖然大多數(shù)隕石都是隨機(jī)形狀的‘小塊’，但令人驚訝的是，其中有很多（大約25%）是‘定向隕石’，這些完整的樣本看起來幾乎像完美的錐。為了探索產(chǎn)生錐形隕石的力量，包括科朗特研究所和紐約大學(xué)物理學(xué)和數(shù)學(xué)教授張軍(Jun Zhang)在內(nèi)的研究人員，復(fù)制了穿越外太空的流星體：附著在一根桿子上的粘土物體充當(dāng)“模擬隕石”，在水中運(yùn)動時被侵蝕。

水流中黏土最終被雕刻成與錐形隕石一樣的棱角——既不太細(xì)也不太寬。然而，研究人員認(rèn)識到這種實驗設(shè)計的局限性：與粘土物體不同，實際飛行的流星體不是固定在一個位置上，可以自由旋轉(zhuǎn)、翻滾和旋轉(zhuǎn)。這種區(qū)別提出了以下問題：是什么使隕石保持固定的方向并成功地到達(dá)地球？這個團(tuán)隊還包括紐約大學(xué)的本科生昆薩阿明(Khunsa Amin)和胡凱文(Kevin Hu)，以及當(dāng)時在紐約大學(xué)攻讀博士學(xué)位的黃錦子(Jinzi Huang)。在這里，他們發(fā)現(xiàn)當(dāng)寬錐擺動時，窄錐會翻轉(zhuǎn)。

然而，在這兩者之間是“剛剛好”的圓錐形狀，飛行直線。這些實驗講述了定向隕石的起源：正是空氣動力在飛行中融化和重塑流星體，同時也穩(wěn)定了它的姿態(tài)，這樣一個錐狀的形狀就可以被雕刻出來，最終到達(dá)地球，這是研究從隕石中了解到的另一個有趣信息，隕石作為地球的‘外星訪客’，其組成和結(jié)構(gòu)告訴我們太陽系和宇宙的科學(xué)重要性。

博科園｜研究/來自：紐約大學(xué)

參考期刊《美國國家科學(xué)院院刊》

DOI: 10.1073/pnas.1815133116

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