Tous les jours, La Terre est constamment bombardée par environ 100 tonnes d'objets qui tombent de l'espace, principalement de simples particules de poussière ou de sable qui sont détruites lorsqu'elles frappent la haute atmosphère. Mais très rarement, un morceau assez gros pour survivre à la chaleur intense de l'entrée parvient à tomber jusqu'à la surface de la Terre, où son voyage galactique se termine par une bosse.

La plupart des météorites sont si petites qu'elles ne font pas de trou dans le sol. De plus gros rochers, cependant, laisser leur marque sous la forme de cratères d'impact en forme de bol. Un exemple célèbre est le 50, Le cratère Barringer vieux de 000 ans en Arizona, qui fait 1,2 kilomètre de diamètre et 170 mètres de profondeur. Mais des cratères d'impact ont été observés non seulement sur Terre; les scientifiques les ont également espionnés sur Mercure, Vénus et Mars, sur notre propre Lune, et sur les lunes de Jupiter et de Saturne.

Une caractéristique des cratères a intrigué les scientifiques pendant des décennies. La force d'impact d'une météorite transforme le sol en poudre et projette cette poudre haut dans les airs selon une trajectoire en forme de cône. La poudre volante se dépose autour du cratère pour former une couverture. Mais pourquoi certaines couvertures ont-elles la forme de rayons ? des stries radiales qui partent du centre du cratère comme les rayons d'une roue ?

Dans une nouvelle étude publiée dans Lettres d'examen physique , des scientifiques de l'Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University (OIST) ont simulé ces impacts extraterrestres pour faire la lumière sur la formation de ces mystérieux rayons de cratère.

"On ne peut pas faire un vrai cratère avec une vraie météorite, " a déclaré le professeur agrégé Pinaki Chakraborty, responsable de l'Unité de Mécanique des Fluides de l'OIST, "mais vous pouvez utiliser un analogique pour simuler ce qui se passe." Une expérience simple largement étudiée fournit cet analogue :faire tomber une bille de métal lourd sur un lit de sable; la balle projette du sable formant un cratère entouré d'une couverture. "Le problème est que ces expériences ne produisent pas de rayons de cratère, " a déclaré le professeur Chakraborty.

Mais il y a quelques exceptions curieuses. Ce n'est que lorsque le Dr Tapan Sabuwala de l'Unité de physique du continu (Prof. Gustavo Gioia) a regardé un jour des expériences de chute de balle par des lycéens sur YouTube qu'il a trouvé le premier indice sur ce qui pourrait être à l'origine des rayons :" Ces expériences sont populaires dans les cours de sciences. J'ai remarqué que certaines de leurs expériences produisaient des rayons de cratère."

Quelle était donc la particularité de ces expériences ? En un mot :le désordre. Les chercheurs égalisent généralement la surface du lit de sable avant de laisser tomber la balle, mais les vidéos montraient des élèves sautant cette étape. Assez sur, lorsque le Dr Sabuwala a répété l'expérience de la chute de balle avec une surface inégale, les mini-météorites ont fait des rayons de cratère. "C'était le moment eurêka."

On ne savait toujours pas pourquoi les paysages inégaux provoquaient la formation de rayons de cratère. L'équipe a donc mené une deuxième expérience dans un lit de sable plat imprimé d'un motif régulier de vallées de forme hexagonale. Lors de l'impact, toutes les vallées touchant le bord de la balle produisaient un rayon. Boucher chrétien, un technicien de l'Unité de Mécanique des Fluides de l'OIST, répété l'expérience avec différentes variables :« Nous avons changé la taille de la balle, la distance entre les vallées, la hauteur de chute de la balle, les grains dans le lit, etc, " a déclaré M. Butcher. Les seules variables qui ont affecté le nombre de rayons produits étaient la taille de la balle et la distance entre les vallées.

Pour voir de plus près le mécanisme derrière les rayons du cratère, l'équipe s'est tournée vers des simulations informatiques. "La balle impactante crée des ondes de choc dans le lit, " explique le professeur Chakraborty. " Les ondes de choc concentrent les grains de sable éjectés des vallées le long de stries radiales pour former des rayons. "

Ayant appris comment se forment les rayons du cratère, les scientifiques ont créé un modèle théorique pour prédire le nombre de rayons. Les prédictions du modèle correspondaient bien aux expériences de mini-météorites, permettant aux scientifiques de prédire à quoi ressembleraient les motifs de rayons sur les surfaces rugueuses des planètes réelles.

Et il y avait une autre tournure passionnante à leur modèle :il pourrait également être utilisé pour en savoir plus sur les météorites qui ont créé des cratères. En fonction du nombre de rayons d'un cratère, les chercheurs peuvent déterminer le diamètre de la météorite qui l'a créé.

"Nous pouvons regarder presque n'importe quel cratère rayonné avec ce modèle et apprendre comment il a été fait, " a déclaré le professeur Chakraborty.