Астрономы объяснили, как крошечный метеороид создал шум почти в космосе

22 сентября 2020 года, в 05:53 по местному времени, примерно в 100 километрах к северу от Берлина в небе появилась яркая полоса. В течение почти 32 секунд ее видели также в Нидерландах и Великобритании. Траектория объекта, рассчитанная по данным десятков камер, начиналась на высоте 109 километров, опускалась до 91 километра и заканчивалась на 113 километрах. Метеороид не упал на Землю — он лишь задел атмосферу и улетел обратно в межпланетное пространство. Его масса составляла около 45 граммов, а диаметр — 4,4 сантиметра.

Обычно метеоры вспыхивают ниже — в мезосфере, на высотах 80–85 километров. Но этот объект был необычен: на высоте более 90 километров, где плотность воздуха в сотни тысяч раз ниже, чем у поверхности, три инфразвуковые станции зафиксировали низкочастотные акустические волны, характерные для ударной волны. Как такое возможно, если звуку практически не в чем распространяться?

Не просто камень, а хрупкое тело с летучими веществами

Анализируя свечение метеора, ученые пришли к выводу, что он разрушался не только от нагрева, но и от механических нагрузок: пик яркости пришелся на момент максимального напряжения. Это навело на мысль, что метеороид был не плотным камнем, а более хрупким объектом — например, углистым хондритом или фрагментом кометы. Оба типа богаты летучими веществами, в первую очередь водой. В кометах вода хранится в виде льда, а в углистых хондритах — в кристаллической решетке минералов.

При пролете через верхние слои атмосферы из такого тела начали высвобождаться газы, которые образовали вокруг метеороида сферическую оболочку из относительно плотного воздуха. Именно в этой локальной среде и возникли акустические волны. Слышимый звук высокой частоты до Земли не дошел бы, но инфразвук с длиной волны в десятки и сотни метров способен распространяться даже в разреженной термосфере, особенно если сопровождается мощной ударной волной.

Почему это важно для науки

Объяснение механизма генерации звука на больших высотах — не просто курьез. Оно может помочь в разработке методов дистанционного определения состава метеороидов. Если по акустическому сигналу можно судить о наличии летучих веществ, то будущие инфразвуковые станции смогут быстрее классифицировать опасные объекты. Кроме того, это исследование напоминает, что даже крошечные космические гости способны преподносить сюрпризы и заставлять пересматривать, казалось бы, устоявшиеся представления о поведении материи в верхней атмосфере.

Статья с результатами опубликована на сервере препринтов arXiv.org и в ближайшее время ожидает рецензирования в профильном научном журнале. Пока же астрономы продолжают следить за такими объектами: возможно, подобные события происходят чаще, чем мы думаем, просто их трудно зафиксировать.