科學家利用雷達技術擴展隕石搜索網絡

9月7日黎明時分，一塊墜落的隕石照亮西班牙北部。圖片來源：PABLO ALONSO

　　很多隕石以一團火球、一聲音爆和對地面造成的破壞，證明自己曾經來過這個世界。例如，1911年一塊來自火星的隕石Nakhla在埃及墜落，一只狗因此喪命。其他著名的隕石墜落曾擊中過信箱、汽車、馬匹，甚至在很少情況下擊中過人。不過，更多的是不計其數的隕石驟然墜落到地球，不為世人所見。一些可能最終被隕石獵人撿到，但大多數都消失在了時間的長河中。

　　在日前舉行的國際隕石協會年度大會上，科學家介紹了他們當下正在如何提高“捕捉”太空隕石的可能性，即使是那些不太顯眼的隕石。目前，他們正在擴展監控隕石最初熾熱般墜落的自動攝像網絡。天氣雷達也在跟蹤隕石墜落的最后階段中扮演著愈發重要的角色。同時，這些設備的使用使隕石獵人能夠將搜尋范圍縮小到1平方公里的范圍。

　　研究隕石的科學家總是渴望獲得更多的樣品。不過，在擴展追蹤網絡上所作的努力，使他們在其他方面也有所收獲。當隕石進入大氣層后，科學家通過跟蹤能知道這塊隕石最初有多大以及它遵循著什么樣的軌跡。美國宇航局約翰遜航天中心（JSC）宇宙塵埃項目負責人Michael Zolensky介紹說，更小的搜尋范圍還可以幫助隕石獵人搶先找到墜落的隕石，而且能保證隕石及其攜帶的關于太陽系歷史的礦物學線索不被污染。“當雨水降落在隕石上，很多信息會在第一時間丟失。”

　　在此次會議上，Zolensky和JSC的另一位科學家Marc Fries召開了一場關于利用雷達發現墜落隕石的研討會。當一塊隕石進入大氣層后，它的外緣不斷被加熱，形成發光的等離子體。這個火球階段通常發生在海拔20千米~30千米的高度，而這正是攝像機或者肉眼可以追蹤隕石行徑的時候。很快，大氣摩擦力會減緩隕石的速度，并使其進入“無光飛行期”。此時，雖然肉眼無法看到火球，但利用雷達掃描預測降水、下雪和冰雹的氣象臺可以監控到隕石。它們能夠在海拔約2千米~10千米的高度追蹤墜落的隕石。Fries介紹說，相較于火球單獨的圖像，他可以通過雷達數據產生更為精確的隕石軌道模型。

　　通過翻閱已知火球的資料和梳理雷達數據，Fries和同事已經發現了18塊墜落的隕石。該技術最重要的展示發生在2012年4月。當時，“薩特磨坊”隕石在分解后，其碎片墜落在加利福尼亞州多個小鎮上。“我們分析了雷達數據，并確定了隕石碎片的位置。”Fries回憶說。他向一處停車場派出搜尋小組，很快便找到了3塊碎片。隨后，幾十塊碎片被陸續找到。這段經歷凸顯了速度的價值。第一塊被找到的隕石碎片含有隕硫鈣石。這是一種易碎、易發生反應的礦物質，存在于太陽系早期階段，并且已從其他隕石樣品中消失。“一旦變得潮濕，隕硫鈣石會‘毫不猶豫’地變成硫酸鈣。”Fries介紹說。

　　目前，Fries正在翻閱已存檔的雷達數據，試圖重建此前隕石墜落的軌跡。比如，隕石獵人已經找到一些1998年1月墜落在科羅拉多州埃爾伯特縣的隕石碎片，但它們與火球的大小均不相符。通過雷達數據，Fries計算出了消失的隕石主體軌道，并預測它比一塊面包大一些。不過，要找到隕石主體將會非常困難。Fries制作的模型顯示，這塊隕石的主體應該墜落在周圍幾公里內唯一的森林地區。

　　Fries還打算將這些技術擴展到更多地區。根據世界氣象組織的數據，全球近80%的雷達站分布在美國以外的其他地區，中國、印度和俄羅斯的潛力被嚴重低估。Fries表示，通過雷達站積累的數據搜尋隕石面臨著很多障礙，最大的困難在于從當地氣象機構獲得這些數據非常困難。他建議來自其他國家的同事為此奮力爭取。

　　與此同時，攝像機網絡可以利用魚眼鏡頭連續監控夜晚的天空。包括歐洲火球網絡在內的一些機構已頗具規模，但大多數還是依賴于熱情的業余愛好者和陳舊的膠卷相機。在這方面，來自澳大利亞科廷大學的研究人員Philip Bland擁有更大的野心。在本月底，他和同事將在澳大利亞腹地完成30個攝像機站點的建設工作，其覆蓋面積和阿拉斯加相當。

　　在這個沙漠火球網絡中，每個站點需要花費7000澳元，包括可以30秒定時拍照的高分辨率攝像機以用來追蹤隕石軌道和亮度。該網絡還擁有一臺攝影機，用來判定火球精確的持續時間，而這可以被轉化成隕石墜落速度。這些站點使用太陽能，能夠連續幾個月在無人看管的情況下不間斷地收集數據。

　　Bland希望一年中能“捕捉”5~10個火球。同時，他相信和埃及比，在澳大利亞找到隕石將更為容易，盡管他經常無法獲取雷達數據來完善計算出的隕石軌跡。在澳大利亞腹地，人煙稀少且降水不多，氣象雷達因此少了很多。不過，相較于淺色的貧瘠沙漠，暗色的隕石應該很容易被發現。裝有攝影機的遙控飛機更是讓搜尋隕石“如虎添翼”。

　　通過建立如此廣泛的太空隕石追蹤網絡，Bland相信他可以開始判定太空物質擊中地球的頻率，而不只是限于行星際物質。人造太空垃圾經常會墜落在地球上，而通過較慢的速度便可以將其識別：任何以小于每秒11千米的速度進入大氣層的物質均可被認定為人造物體。

　　所有這些技術最終都可以讓搜尋隕石碎片變得常規和高效。過去那種依靠觀察極其罕見的大型火球然后開始狂亂惱人的漫長搜尋之旅的做法，將會成為歷史。在此次舉辦的雷達技術研討會上，來自西班牙巴塞羅那太空科學研究所的研究人員Josep Trigo-Rodriguez獲知，今年9月7日凌晨一個亮度超過滿月的巨大火球經過加泰羅尼亞上空。基于5臺火球網絡攝像機獲取的數據和兩張目擊者提供的照片，Trigo-Rodriguez花費一周時間完善了這塊隕石的軌跡。

　　Trigo-Rodriguez不會透露該隕石的具體位置。同時，他已經派出搜尋小組，不想讓當地的隕石獵人捷足先登。不過，他相信在西班牙北部的某處，一些幾公斤重的新墜落隕石正在等候他的到來。