Muutoksen tuulia meteoriitin putoamisen mallintamiseen

Mönkijän lähettäminen toiselle planeetalle ei ole aina tarpeen, sillä maapallon pinnaltakin voi löytää usein kallisarvoisia näytteitä avaruudesta. Pudonnut meteoriitti pitää vain löytää ennen kuin sen mineraalit alkavat reagoida Maan ilman ja veden kanssa.

Tähtitaivas
Kuva:
Pixabay
Kaavio näyttää, miten asteroidista tulee tulipallo, joka päätyy sirpaleina Maan pinnalle.
Kuva: Maria Gritsevich ja Jarmo Moilanen.

 

Maanmittauslaitoksen Paikkatietokeskuksen ja Helsingin yliopiston tutkijat ovat kehittäneet uuden ja entistä tarkemman tavan ennustaa meteoriitin kappaleiden putoamisalue. Siinä otetaan huomioon monimutkaiset fysikaaliset prosessit, joita tapahtuu avaruuskivien syöksyessä ilmakehän läpi. Jotta meteoriitti pystytään löytämään taivaalla loistaneen tulipallon jäljiltä, etsijät on voitava ohjata tarkasti rajatulle etsintäalueelle. Mitä pidempään maapallon ulkopuoliset kappaleet lojuvat Maan ilmastossa, sitä enemmän ne hapettuvat ja menettävät tieteellistä arvoaan.

– Aivan viime aikoihin asti on ollut hankalaa tehdä simulaatioita, joilla putoamisalue voitaisiin kartoittaa todenmukaisesti, koska useita muuttujia ei pystytä mittaamaan helposti tai päättelemään edes videoiden ja valokuvien avulla tehdyistä hyvin dokumentoiduista havainnoista. Näitä tuntemattomia tekijöitä ovat muun muassa kappaleiden määrä ja niiden aerodynaamiset ominaisuudet. Esimerkiksi kappaleiden massat on voitu vain arvioida perinteistä lähestymistapaa käytettäessä, sanoo tutkija Jarmo Moilanen Paikkatietokeskuksesta.

Uudella mallilla voidaan jäljittää kaikkia alas putoavia kappaleita

Paikkatietokeskuksella on ilmakehän ilmiöiden mallintamisesta pitkältä ajalta asiantuntemusta. 

– Laatimallamme mallilla pystytään jäljittämään kaikkien esiin tulevien kappaleiden yksilölliset radat siitä lähtien, kun kappaleen tulosta Maan ilmakehään aletaan saada havaintoja. Mallia on jo testattu onnistuneesti, kertoo vanhempi tutkija Maria Gritsevich Paikkatietokeskuksesta.

Mallissa huomioon otettavia tärkeitä tekijöitä ovat muun muassa pirstoutuminen ja materiaalin massahäviö, jotka hypersooninen jättövirtaus aiheuttaa. 

– Lisäksi malli huomioi ilmakehän tuulien dynamiikkaa, mikä osoittautui erittäin tärkeäksi osaksi tarkkaa laskentaa. Laskenta jatkuu siihen asti, että meteoriitin kappaleet putoavat Maan pinnalle, eli se kattaa myös niiden radan pimeälento-osuuden, Gritsevich lisää.

On arvokasta tietää näytteeksi saadun kappaleen lentorata, sillä silloin saadaan ainutlaatuista tietoa aurinkokunnan synnystä ja kehityksestä. Näytteestä voi saada tietoa sen aiemmin matkallaan kohtaamista olosuhteista.

Yksittäisten sirpaleiden putoamispaikat voidaan simuloida

Tutkijoiden luoma uusi laskentamalli perustuu Monte Carlo -menetelmiin. Kun tietokone käsittelee tietoja uutta lähestymistapaa käyttämällä, saadaan realistinen kuva pudonneen meteoriitin kokonaismassasta. 

– Pystymme näkemään selvästi, minkä muotoiselle alueelle kappale on pudonnut, sekä paikan, johon kukin simuloitu yksittäinen kappale on tippunut. Koska kappaleiden sirpaleita leviää neliökilometrien alueelle, työmme parantaa mahdollisuuksia löytää jotain ja säästää huomattavasti aikaa ja vaivaa, Moilanen selventää.

Uudessa mallissa otetaan huomioon kappaleen hajoaminen valoisan lennon aikana. Sitä on testattu onnistuneesti kymmenillä meteoriittien putoamistapauksilla, ja malli on auttanut löytämään kolme meteoriittia: Annaman, Ozerkin ja Botswanan.

– Tuhansia pudonneita meteoriitteja on onnistuttu löytämään, mutta vasta kourallisesta tapauksia tiedetään niiden kiertoradat Aurinkokunnassa. Uskomme, että meidän mallimme ansiosta meteoriittien löytämistilastot kohenevat huomattavasti ja löydetään myös monia vielä piilossa olevia meteoriitteja, jotka ovat edelleen korvaamattomia näytteitä ominaisuuksiensa vuoksi. Koska mallilla pystytään myös arvioimaan uudella tavalla maahan asti päätyvien meteoriitin kappaleiden loppumassa, sen avulla voidaan arvioida uudelleen, miten paljon avaruudesta tulee ainetta Maahan, Gritsevitch kertoo. 

Uutta mallia on kehitetty yhteistyössä tähtitieteellisen yhdistyksen Ursan tulipallotyöryhmän kanssa. Tulipallotyöryhmässä on mukana erittäin kokeneita harrastajia ja ammattilaisia. Useita ainutlaatuisia havaintoja on kerätty ja saatu tutkittavaksi verkoston jatkuvan työn ansiosta.

Lisätietoja 

Tutkija Jarmo Moilanen, 050 513 8176, etunimi.sukunimi@maanmittauslaitos.fi

Vanhempi tutkija, dosentti Maria Gritsevich, 050 301 6441, etunimi.sukunimi@maanmittauslaitos.fi
 

Tutkimus
Innovaatiot

Uusimmat uutiset ja artikkelit