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- 地面?zhèn)鞲衅骺蓞^(qū)分完整的和碎裂的流星火球
- 來源：美國地震學(xué)會(huì) 發(fā)表于 2025/7/28
隼鳥 2 號(hào)樣品返回艙（SRC）再入軌跡。圖片來源：《地震研究通訊》（2025）。DOI：10.1785/0220250032
發(fā)表在《地震研究通訊》上的一項(xiàng)新研究表明，流星火球事件的地震特征可用于判斷火球在穿過大氣層下落時(shí)是發(fā)生了碎裂還是保持完整。
科廷大學(xué)的艾奧娜・克萊門特及其同事在該期刊中寫道，2020 年，探測小行星的隼鳥 2 號(hào)任務(wù)的樣品返回艙在澳大利亞南部著陸，這為測試這一想法提供了獨(dú)特的機(jī)會(huì)。
克萊門特及其同事將隼鳥 2 號(hào)返回艙返回時(shí)的地震信號(hào)，與兩顆自然流星以及一枚 2.5 噸重的俄羅斯 “聯(lián)盟” 2.1b 火箭上級(jí)殘骸再入時(shí)的信號(hào)進(jìn)行了對比，這些物體均墜落在澳大利亞上空。
研究人員得出結(jié)論：在下落過程中保持完整的物體 —— 隼鳥 2 號(hào)、“聯(lián)盟” 號(hào)殘骸以及其中一顆自然流星，與北昆士蘭州上空的一顆大型自然流星相比，具有明顯不同的地震特征。這顆大型自然流星可能在最后發(fā)生了劇烈的空中爆炸或解體，從而產(chǎn)生了碎裂。
克萊門特表示，火球碎裂的視覺證據(jù)十分罕見，因此有必要找到另一種方法來識(shí)別這些事件�！傲私馑榱亚闆r有助于我們模擬不同類型的太空物體在進(jìn)入大氣層時(shí)可能出現(xiàn)的行為，為行星防御策略提供參考。”
她解釋道，例如，僅由物體高速穿過大氣層產(chǎn)生的沖擊波，其能量主要向一個(gè)方向輻射；而由碎裂產(chǎn)生的沖擊波，其能量會(huì)向各個(gè)方向輻射。碎裂數(shù)據(jù)有助于研究人員更精確地估計(jì)流星的墜落地點(diǎn)以及它們所形成的碎片區(qū)域的大小。
碎裂還能提供有關(guān)流星母體成分的寶貴信息，因?yàn)榍蛄ｋE石或石質(zhì)流星通常強(qiáng)度較低，比富鐵流星更容易發(fā)生碎裂�？巳R門特指出：“這種區(qū)分有助于積累關(guān)于進(jìn)入地球大氣層的物體類型的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，并加深我們對球粒隕石與鐵隕石相對比例的理解。”
火球事件產(chǎn)生的沖擊波會(huì)以地震波或聲波的形式被地面捕捉到。在這項(xiàng)研究中，研究人員使用了澳大利亞永久性地震臺(tái)網(wǎng)以及兩個(gè)臨時(shí)高密度地震臺(tái)網(wǎng)（分別在 2018-2022 年和 2020-2022 年運(yùn)行）所捕捉到的地震數(shù)據(jù)。
由于精確知曉隼鳥 2 號(hào)樣品返回艙返回地球的時(shí)間和地點(diǎn)，研究人員能夠聚焦于地震記錄中的痕跡，以確定并驗(yàn)證該返回艙獨(dú)特的再入特征。他們證實(shí)，返回艙產(chǎn)生的沖擊波源于其彈道軌跡，也就是它高速穿過大氣層的軌跡。
克萊門特解釋說：“隼鳥 2 號(hào)返回艙觀測到的強(qiáng)烈信號(hào)，很大程度上得益于恰好位于其再入軌跡正下方的密集地震臺(tái)網(wǎng)。這種程度的臺(tái)站覆蓋非常罕見，使我們能夠清晰地捕捉到彈道沖擊波特征，且信噪比較高�！�
她補(bǔ)充道，隼鳥 2 號(hào)返回艙與 2021 年在南澳大利亞托倫斯湖上空出現(xiàn)的火球的信號(hào)極為相似，“這一點(diǎn)也特別有趣。這兩個(gè)事件的信號(hào)高度匹配，可能表明該火球物體沒有發(fā)生碎裂。我們從沙漠火球網(wǎng)絡(luò)獲得的數(shù)據(jù)也支持這一點(diǎn)，該網(wǎng)絡(luò)利用物體的亮度 —— 即光變曲線 —— 來識(shí)別碎裂情況�！�
科廷大學(xué)的沙漠火球網(wǎng)絡(luò)是澳大利亞的一個(gè)攝像機(jī)網(wǎng)絡(luò)，用于追蹤進(jìn)入大氣層的流星。
研究人員指出，大氣溫度、氣壓、風(fēng)力等因素的變化會(huì)影響沖擊波的傳播方式以及在地面的記錄情況。同樣，土壤類型和地形等當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)條件也會(huì)影響地震傳感器對沖擊波的探測。
克萊門特說：“雖然我們目前的方法沒有明確模擬這些影響，但它們是重要的因素，我們計(jì)劃在未來的工作中進(jìn)一步研究，以提高我們解釋的準(zhǔn)確性和可信度�！�
她指出：“這項(xiàng)研究是重要的第一步，我們認(rèn)為將其發(fā)展成為一種用于火球特征分析的實(shí)用工具具有巨大潛力。我們還計(jì)劃將我們的方法應(yīng)用于更多的火球事件，這將有助于我們測試該方法的普遍適用性，并可能揭示新的模式或行為�！�
這項(xiàng)研究是《地震研究通訊》即將推出的關(guān)于 OSIRIS-REx 探測器再入的特別聚焦部分中收錄的幾篇研究論文之一。OSIRIS-REx 探測器是一項(xiàng)探測近地小行星 “本努” 的任務(wù)，其樣品返回艙于 2023 年返回地球。除了隼鳥 2 號(hào)和 OSIRIS-REx 之外，僅有另外兩次樣品返回艙再入事件通過地震傳感器進(jìn)行了監(jiān)測。
更多信息：艾奧娜・克萊門特等，《探索大氣進(jìn)入事件的地震信號(hào)探測和源識(shí)別：以隼鳥 2 號(hào)樣品返回艙為基準(zhǔn)》，《地震研究通訊》（2025）。DOI：10.1785/0220250032
期刊信息：《地震研究通訊》
提供者：美國地震學(xué)會(huì)
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