Uma trajetória única de salto do asteroide Aletai

Mapa dos locais de recuperação das massas Aletai. O close-up dos locais de recuperação na área de Xiaodonggou mostrado no canto superior direito. Apenas as massas listadas no Boletim Meteorítico (www.lpi.usra.edu/meteor/metbull.php) são plotadas. O mapa base é do Google Earth. Asterisco denota os 15 kg de massa sem nome que foram encontrados na área de Xiaodonggou perto de Wuxilike e Akebulake sem latitude e longitude precisas. Nós o plotamos no meio entre Wuxilike e Akebulake. Crédito: Science Advances (2022). DOI: 10.1126/sciadv.abm8890

Durante sua entrada na Terra, meteoróides e asteróides podem depositar energia, causando grandes preocupações aos astrofísicos. Descobertas recentes dos maciços ferros de Aletai no noroeste da China constituem o campo disperso mais longo conhecido, com aproximadamente 430 quilômetros, que indicam esse processo único. Usando estudos petrográficos e de oligoelementos, os cientistas sugerem que as massas Aletai apresentam composições únicas e, portanto, podem ser do mesmo evento.

Em um novo relatório agora publicado na Science Advances, Ye Li e uma equipe de cientistas da Academia Chinesa de Ciências, da Universidade do Arizona, EUA, e do Instituto de Pesquisa Nuclear na Hungria, usaram modelos numéricos para sugerir o salto de pedra. A trajetória está associada a um ângulo de entrada raso para facilitar o campo excepcionalmente longo para um cenário de entrada de corpo único. Embora a trajetória do salto de pedras não contribua para uma grande energia de impacto no solo, a equipe acredita que poderia levar à dissipação de energia durante seu voo de longa distância.

Meteoroides entrando na atmosfera da Terra

Meteoróides e asteróides podem invadir a atmosfera da Terra em diferentes ângulos e velocidades de entrada para quebrar em fragmentos na atmosfera e cair como chuvas de meteoros para criar funis e crateras. Durante o processo, meteoróides e asteróides podem depositar grandes quantidades de energia cinética causando explosões e afetando o ecossistema. Portanto, é crucial entender como os meteoróides caem na atmosfera. Os ferros maciços de Aletai foram recuperados pela primeira vez na região de Aletai, no noroeste de Xinjiang, na China, perto da fronteira China-Mongólia. O extraordinário campo espalhado por muito tempo implica que a trajetória ou dinâmica do asteroide Aletai seja única. Neste trabalho, Li e a equipe conduziram um estudo abrangente de petrologia e geoquímica de elementos-traço de rocha inteira com análise de radionuclídeos e modelagem numérica para ferros Aletai. Os resultados mostraram um campo espalhado de 430 km de comprimento.

Elementos traço versus Au para ferros Aletai. Dados Aletai deste estudo e dados IIIE e IIIAB para comparação. Dados IIIAB de Chabot e Zhang. Dados IIIE de Malvin et al. e Banco de Dados de Boletins Meteoríticos online (www.lpi.usra.edu/meteor/metbull.php). U, Ulasitai; Wu, Wuxilike; Ak, Akebulake; Ar, Armanty. Crédito: Science Advances (2022). DOI: 10.1126/sciadv.abm8890

Os experimentos

Os pesquisadores já haviam realizado estudos petrográficos para algumas grandes massas e, neste trabalho, a equipe realizou estudos detalhados de mineralização para massas previamente recuperadas de asteroides Akebulake e WuQilike. Eles então usaram dados de análise de ativação de nêutrons de ferros Aletai e observaram elementos selecionados, incluindo conteúdo de cobre e ouro. Os pesquisadores estudaram o conteúdo de radionuclídeos e a massa inicial de Aletai e creditaram uma massa inicial maior ao asteroide; que é mais realista. Usando simulações numéricas, a equipe indicou em seguida a direção de voo de Aletai como sendo de sudoeste para noroeste, com a desintegração ocorrendo perto da região noroeste. A equipe testou a dinâmica do asteroide assumindo a entrada de um único corpo na atmosfera. Durante as simulações numéricas, eles usaram o método de Monte Carlo e inseriram três parâmetros básicos, incluindo velocidade inicial, massa inicial e ângulo de entrada. Entre as variáveis, a trajetória de salto de pedra descreveu a trajetória de voo das amostras.

O único campo espalhado de uma trajetória semelhante a um salto de pedra

Para todas as amostras com um comprimento de campo espalhado de mais de 430 km, a trajetória do tipo salto de pedra parecia ser necessária. Os cientistas exploraram a trajetória de Aletai através do método Markov Chain Monte Carlo, e os resultados revelaram que o asteroide Aletai tinha uma velocidade inicial de aproximadamente 11,9 a 14,9 km/s. Os pesquisadores também calcularam um ângulo de entrada de 6,5 a 7,5 graus com uma massa inicial de aproximadamente 280 a 3440 toneladas com um raio variando de 2,1 a 4,7 m. A velocidade de impacto final e a energia de impacto foram relativamente baixas com um ângulo de impacto de 19 a 26 graus.

Resultados de modelagem MC para o asteroide Aletai. A plotagem do ângulo de entrada versus velocidade inicial (A) e comprimento do campo espalhado versus plotagem do ângulo de entrada (B) com base no método de Monte Carlo. Em (A), as manchas cinzas referem-se às amostras com trajetória de queda direta, as manchas vermelhas referem-se às amostras com trajetória de salto de pedra, e as manchas azuis referem-se às amostras como herbívoros da terra. Os diagramas esquemáticos de trajetória da modelagem de Monte Carlo são mostrados à direita. Em (B), os círculos abertos referem-se às amostras com trajetória de salto de pedra, e os círculos sólidos referem-se aos objetos em queda direta. O comprimento do campo espalhado é considerado equivalente à maior distância entre fragmentos pesando mais de 0,5 toneladas individualmente. O painel (B) mostra apenas as amostras com comprimento de campo disperso inferior a 3000 km; existem também algumas amostras com comprimento superior a 3000 km. Crédito: Science Advances (2022). DOI: 10.1126/sciadv.abm8890

Um movimento de trajetória representativo do asteróide Aletai. Os números acima do eixo x referem-se ao peso calculado das massas finais, e apenas os fragmentos com peso superior a 0,5 tonelada são mostrados aqui. As massas Aletai atualmente conhecidas são marcadas por elipses vermelhas ao longo do eixo x. Θi = ângulo de entrada, mi = massa inicial, vi = velocidade inicial, mTF = o peso total dos fragmentos finais, mMF = o peso do maior fragmento final, D>0,5 toneladas = a maior distância entre fragmentos com peso individual superior a 0,5 toneladas (supostamente igual ao comprimento do campo espalhado), D>20 toneladas = a maior distância entre fragmentos com peso individual superior a 20 toneladas, e WuQ = WuQilike. O mapa base é do Google Earth. Crédito: Science Advances (2022). DOI: 10.1126/sciadv.abm8890

Distribuições posteriores do ângulo de entrada, velocidade inicial e massa ou raio inicial da modelagem MCMC. Nos histogramas, a linha vermelha marca o valor mediano, as linhas pontilhadas em azul claro restringem 95% dos limites críveis e as linhas pontilhadas em azul escuro restringem 99% dos limites críveis. Os resultados mostrados na parte superior dos histogramas são de 99% de limites confiáveis. Crédito: Science Advances (2022). DOI: 10.1126/sciadv.abm8890

Perspectiva: Entendendo o asteroide Aletai

Desta forma, Ye Li e seus colegas mostraram como as massas dos asteroides Akebulake, WuQilike e Aletai compartilhavam fortes semelhanças na química mineral. Os cientistas analisaram essas massas que mantinham composições de massa idênticas para sugerir o emparelhamento nas massas Aletai. Eles caracterizaram os ferros Aletai pelo maior teor de ouro e cobre e teores inesperados de irídio. A equipe então combinou dados geoquímicos adicionais com composições petrológicas do ferro Aletai para descrever sua natureza única e incomparável a outras amostras da coleção mundial de meteoritos. Os resultados sugerem que todas as massas Aletai são do mesmo evento de outono. Os resultados da modelagem destacaram ainda mais a fragmentação de Aletai em pedaços menores na atmosfera, enfatizando o ângulo de entrada para a Terra. A equipe destacou o significado da trajetória semelhante a saltos de pedra, que não havia sido identificada anteriormente e potencialmente negligenciada no registro histórico, e creditou sua singularidade à sua geoquímica e voo de longa distância.

Publicado em 22/07/2022 17h31

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