Une trajectoire unique semblable à un saut de pierre de l'astéroïde Aletai

Carte des sites de récupération des masses d'Aletai. Le gros plan des sites de récupération dans la région de Xiaodonggou affiché dans le coin supérieur droit. Seules les masses répertoriées dans le Meteoritical Bulletin (www.lpi.usra.edu/meteor/metbull.php) sont tracées. Le fond de carte provient de Google Earth. L'astérisque désigne la masse sans nom de 15 kg qui a été trouvée dans la région de Xiaodonggou près de Wuxilike et d'Akebulake sans latitude ni longitude précises. Nous le traçons au milieu entre Wuxilike et Akebulake. Crédit :Progrès scientifiques (2022). DOI :10.1126/sciadv.abm8890

Lors de leur entrée sur Terre, les météoroïdes et les astéroïdes peuvent déposer de l'énergie, suscitant de vives inquiétudes chez les astrophysiciens. Les découvertes récentes des fers massifs d'Aletai dans le nord-ouest de la Chine constituent le champ parsemé le plus long connu, environ 430 kilomètres, qui indique ce processus unique. À l'aide d'études pétrographiques et d'éléments traces, les scientifiques suggèrent que les masses d'Aletai présentent des compositions uniques et peuvent donc provenir du même événement.

Dans un nouveau rapport maintenant publié dans Science Advances , Ye Li et une équipe de scientifiques de l'Académie chinoise des sciences, de l'Université de l'Arizona, aux États-Unis, et de l'Institut de recherche nucléaire en Hongrie, ont utilisé des modèles numériques pour suggérer que la trajectoire de saut de pierre est associée à un angle d'entrée peu profond pour faciliter le champ exceptionnellement long parsemé d'un scénario d'entrée à corps unique. Alors que la trajectoire du saut de pierre ne contribuerait pas à une grande énergie d'impact au sol, l'équipe pense qu'elle pourrait entraîner une dissipation d'énergie lors de son vol à très longue distance.

Météoroïdes entrant dans l'atmosphère terrestre

Les météoroïdes et les astéroïdes peuvent envahir l'atmosphère terrestre à différents angles et vitesses d'entrée pour se briser en fragments dans l'atmosphère et tomber sous forme de pluies de météores pour créer des entonnoirs et des cratères. Au cours du processus, les météoroïdes et les astéroïdes peuvent déposer de grandes quantités d'énergie cinétique provoquant des explosions et affectant l'écosystème. Il est donc crucial de comprendre comment les météoroïdes traversent l'atmosphère. Les fers massifs d'Aletai ont d'abord été récupérés dans la région d'Aletai, dans le nord-ouest du Xinjiang, en Chine, près de la frontière sino-mongole. L'extraordinaire champ étendu implique que la trajectoire ou la dynamique de l'astéroïde Aletai est unique. Dans ce travail, Li et l'équipe ont mené une étude approfondie de la pétrologie et de la géochimie des éléments traces de la roche totale avec analyse des radionucléides et modélisation numérique pour les fers d'Aletai. Les résultats ont montré un champ jonché de 430 km de long.

Oligo-éléments versus Au pour les fers Aletai. Données Aletai de cette étude et données IIIE et IIIAB à des fins de comparaison. Données IIIAB de Chabot et Zhang. Les données IIIE de Malvin et al. et la base de données des bulletins météorologiques en ligne (www.lpi.usra.edu/meteor/metbull.php). U, Ulasitai ; Wu, Wuxilike ; Ak, Akeblake ; Ar, Armanty. Crédit :Progrès scientifiques (2022). DOI :10.1126/sciadv.abm8890

Les expériences

Les chercheurs avaient précédemment mené des études pétrographiques pour certaines grandes masses et dans ce travail, l'équipe a effectué des études détaillées de minéralisation pour des masses précédemment récupérées d'astéroïdes Akebulake et WuQilike. Ils ont ensuite utilisé les données d'analyse d'activation neutronique des fers d'Aletai et noté certains éléments, y compris la teneur en cuivre et en or. Les chercheurs ont étudié le contenu en radionucléides et la masse initiale d'Aletai et ont attribué une masse initiale plus importante à l'astéroïde; ce qui est plus réaliste. À l'aide de simulations numériques, l'équipe a ensuite indiqué que la direction de vol d'Aletai était du sud-ouest au nord-ouest, avec une désintégration se produisant près de la région du nord-ouest. L'équipe a testé la dynamique de l'astéroïde en supposant une entrée de corps unique dans l'atmosphère. Lors des simulations numériques, ils ont utilisé la méthode de Monte Carlo et saisi trois paramètres de base, dont la vitesse initiale, la masse initiale et l'angle d'entrée. Parmi les variables, la trajectoire de saut de pierre décrit la trajectoire de vol des échantillons.

Le champ parsemé unique d'une trajectoire semblable à un saut de pierre

Pour tous les échantillons d'une longueur de champ éparpillé de plus de 430 km, la trajectoire de saut de pierre s'est avérée nécessaire. Les scientifiques ont exploré la trajectoire d'Aletai via la méthode Markov Chain Monte Carlo, et les résultats ont révélé que l'astéroïde Aletai avait une vitesse initiale d'environ 11,9 à 14,9 km/s. Les chercheurs ont également calculé un angle d'entrée de 6,5 à 7,5 degrés avec une masse initiale d'environ 280 à 3440 tonnes avec un rayon allant de 2,1 à 4,7 m. La vitesse d'impact finale et l'énergie d'impact étaient relativement faibles avec un angle d'impact de 19 à 26 degrés.

Résultats de la modélisation MC pour l'astéroïde Aletai. L'angle d'entrée en fonction de la vitesse initiale (A) et la longueur du champ parsemé en fonction de l'angle d'entrée (B) basés sur la méthode de Monte Carlo. En (A), les taches grises se réfèrent aux échantillons avec une trajectoire de chute directe, les taches rouges se réfèrent aux échantillons avec une trajectoire semblable à un saut de pierre, et les taches bleues se réfèrent aux échantillons en tant que brouteurs de la terre. Les diagrammes de trajectoire schématiques de la modélisation de Monte Carlo sont présentés à droite. Dans (B), les cercles vides se réfèrent aux échantillons avec une trajectoire semblable à un saut de pierre, et les cercles pleins se réfèrent aux objets en chute directe. La longueur du champ éparpillé est supposée être équivalente à la plus longue distance entre des fragments pesant plus de 0,5 tonne individuellement. Le panneau (B) ne montre que les échantillons avec une longueur de champ éparpillé inférieure à 3000 km ; il y a aussi quelques échantillons d'une longueur supérieure à 3000 km. Crédit :Progrès scientifiques (2022). DOI :10.1126/sciadv.abm8890
Un mouvement de trajectoire représentatif de l'astéroïde Aletai. Les nombres au-dessus de l'axe des x font référence au poids calculé des masses finales, et seuls les fragments dont le poids est supérieur à 0,5 tonne sont affichés ici. Les masses Aletai actuellement connues sont marquées par des ellipses rouges le long de l'axe x. θi =angle d'entrée, mi =masse initiale, vi =vitesse initiale, mTF =le poids du total des fragments finaux, mMF =le poids du plus grand fragment final, D>0,5 tonne =la plus longue distance entre les fragments avec un poids individuel supérieur à 0,5 tonne (supposée égale à la longueur du champ éparpillé), D>20 tonnes =la plus longue distance entre les fragments de poids individuel supérieur à 20 tonnes, et WuQ =WuQilike. Le fond de carte provient de Google Earth. Crédit :Progrès scientifiques (2022). DOI :10.1126/sciadv.abm8890
Distributions postérieures de l'angle d'entrée, de la vitesse initiale et de la masse ou du rayon initial à partir de la modélisation MCMC. In the histograms, the red line marks the median value, the dotted light blue lines constrain 95% credible bounds, and the dotted dark blue lines constrain 99% credible bounds. The results shown on the top of histograms are from 99% credible bounds. Crédit :Progrès scientifiques (2022). DOI:10.1126/sciadv.abm8890

Outlook:Understanding asteroid Aletai

In this way, Ye Li and colleagues showed how the asteroids Akebulake, WuQilike and Aletai masses shared strong similarities in mineral chemistry. The scientists analyzed these masses that maintained identical bulk compositions to suggest pairing in the Aletai masses. They characterized the Aletai irons by higher gold and copper content, and unexpected contents of iridium. The team then combined additional geochemical data with petrologic compositions of Aletai iron to describe its unique and incomparable nature to other samples in the world meteorite collection. The outcomes suggest all Aletai masses to be from the same fall event. The modeling results further highlighted the fragmentation of Aletai into smaller pieces in the atmosphere while emphasizing the entry angle to Earth. The team underscored the significance of the stone skipping–like trajectory, which had not been previously identified, and potentially overlooked in the historical record, and credited its uniqueness to its geochemistry and extremely long-distance flight. + Explorer plus loin