科学家利用雷达技术扩展陨石搜索网络

9月7日黎明时分，一块坠落的陨石照亮西班牙北部。图片来源：PABLO ALONSO

　　很多陨石以一团火球、一声音爆和对地面造成的破坏，证明自己曾经来过这个世界。例如，1911年一块来自火星的陨石Nakhla在埃及坠落，一只狗因此丧命。其他著名的陨石坠落曾击中过信箱、汽车、马匹，甚至在很少情况下击中过人。不过，更多的是不计其数的陨石骤然坠落到地球，不为世人所见。一些可能最终被陨石猎人捡到，但大多数都消失在了时间的长河中。

　　在日前举行的国际陨石协会年度大会上，科学家介绍了他们当下正在如何提高“捕捉”太空陨石的可能性，即使是那些不太显眼的陨石。目前，他们正在扩展监控陨石最初炽热般坠落的自动摄像网络。天气雷达也在跟踪陨石坠落的最后阶段中扮演着愈发重要的角色。同时，这些设备的使用使陨石猎人能够将搜寻范围缩小到1平方公里的范围。

　　研究陨石的科学家总是渴望获得更多的样品。不过，在扩展追踪网络上所作的努力，使他们在其他方面也有所收获。当陨石进入大气层后，科学家通过跟踪能知道这块陨石最初有多大以及它遵循着什么样的轨迹。美国宇航局约翰逊航天中心（JSC）宇宙尘埃项目负责人Michael Zolensky介绍说，更小的搜寻范围还可以帮助陨石猎人抢先找到坠落的陨石，而且能保证陨石及其携带的关于太阳系历史的矿物学线索不被污染。“当雨水降落在陨石上，很多信息会在第一时间丢失。”

　　在此次会议上，Zolensky和JSC的另一位科学家Marc Fries召开了一场关于利用雷达发现坠落陨石的研讨会。当一块陨石进入大气层后，它的外缘不断被加热，形成发光的等离子体。这个火球阶段通常发生在海拔20千米~30千米的高度，而这正是摄像机或者肉眼可以追踪陨石行径的时候。很快，大气摩擦力会减缓陨石的速度，并使其进入“无光飞行期”。此时，虽然肉眼无法看到火球，但利用雷达扫描预测降水、下雪和冰雹的气象台可以监控到陨石。它们能够在海拔约2千米~10千米的高度追踪坠落的陨石。Fries介绍说，相较于火球单独的图像，他可以通过雷达数据产生更为精确的陨石轨道模型。

　　通过翻阅已知火球的资料和梳理雷达数据，Fries和同事已经发现了18块坠落的陨石。该技术最重要的展示发生在2012年4月。当时，“萨特磨坊”陨石在分解后，其碎片坠落在加利福尼亚州多个小镇上。“我们分析了雷达数据，并确定了陨石碎片的位置。”Fries回忆说。他向一处停车场派出搜寻小组，很快便找到了3块碎片。随后，几十块碎片被陆续找到。这段经历凸显了速度的价值。第一块被找到的陨石碎片含有陨硫钙石。这是一种易碎、易发生反应的矿物质，存在于太阳系早期阶段，并且已从其他陨石样品中消失。“一旦变得潮湿，陨硫钙石会‘毫不犹豫’地变成硫酸钙。”Fries介绍说。

　　目前，Fries正在翻阅已存档的雷达数据，试图重建此前陨石坠落的轨迹。比如，陨石猎人已经找到一些1998年1月坠落在科罗拉多州埃尔伯特县的陨石碎片，但它们与火球的大小均不相符。通过雷达数据，Fries计算出了消失的陨石主体轨道，并预测它比一块面包大一些。不过，要找到陨石主体将会非常困难。Fries制作的模型显示，这块陨石的主体应该坠落在周围几公里内唯一的森林地区。

　　Fries还打算将这些技术扩展到更多地区。根据世界气象组织的数据，全球近80%的雷达站分布在美国以外的其他地区，中国、印度和俄罗斯的潜力被严重低估。Fries表示，通过雷达站积累的数据搜寻陨石面临着很多障碍，最大的困难在于从当地气象机构获得这些数据非常困难。他建议来自其他国家的同事为此奋力争取。

　　与此同时，摄像机网络可以利用鱼眼镜头连续监控夜晚的天空。包括欧洲火球网络在内的一些机构已颇具规模，但大多数还是依赖于热情的业余爱好者和陈旧的胶卷相机。在这方面，来自澳大利亚科廷大学的研究人员Philip Bland拥有更大的野心。在本月底，他和同事将在澳大利亚腹地完成30个摄像机站点的建设工作，其覆盖面积和阿拉斯加相当。

　　在这个沙漠火球网络中，每个站点需要花费7000澳元，包括可以30秒定时拍照的高分辨率摄像机以用来追踪陨石轨道和亮度。该网络还拥有一台摄影机，用来判定火球精确的持续时间，而这可以被转化成陨石坠落速度。这些站点使用太阳能，能够连续几个月在无人看管的情况下不间断地收集数据。

　　Bland希望一年中能“捕捉”5~10个火球。同时，他相信和埃及比，在澳大利亚找到陨石将更为容易，尽管他经常无法获取雷达数据来完善计算出的陨石轨迹。在澳大利亚腹地，人烟稀少且降水不多，气象雷达因此少了很多。不过，相较于浅色的贫瘠沙漠，暗色的陨石应该很容易被发现。装有摄影机的遥控飞机更是让搜寻陨石“如虎添翼”。

　　通过建立如此广泛的太空陨石追踪网络，Bland相信他可以开始判定太空物质击中地球的频率，而不只是限于行星际物质。人造太空垃圾经常会坠落在地球上，而通过较慢的速度便可以将其识别：任何以小于每秒11千米的速度进入大气层的物质均可被认定为人造物体。

　　所有这些技术最终都可以让搜寻陨石碎片变得常规和高效。过去那种依靠观察极其罕见的大型火球然后开始狂乱恼人的漫长搜寻之旅的做法，将会成为历史。在此次举办的雷达技术研讨会上，来自西班牙巴塞罗那太空科学研究所的研究人员Josep Trigo-Rodriguez获知，今年9月7日凌晨一个亮度超过满月的巨大火球经过加泰罗尼亚上空。基于5台火球网络摄像机获取的数据和两张目击者提供的照片，Trigo-Rodriguez花费一周时间完善了这块陨石的轨迹。

　　Trigo-Rodriguez不会透露该陨石的具体位置。同时，他已经派出搜寻小组，不想让当地的陨石猎人捷足先登。不过，他相信在西班牙北部的某处，一些几公斤重的新坠落陨石正在等候他的到来。