Meteoroider som kommer från yttre rymden är slumpmässigt formade, men många av dessa, som landar på jorden som meteoriter, befinns vara huggen i kottar. Forskare har nu listat ut hur fysiken för flygning i atmosfären leder till denna omvandling.

Framsteg, upptäckt genom en serie replikeringsexperiment i New York Universitys Applied Mathematics Lab, involverar smältning och erosion under flygning som i slutändan resulterar i en idealisk form när meteoroider slungar genom atmosfären. Fynden redovisas i tidskriften Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) .

"Smala eller smala kottar vänder sig och faller, medan breda kottar fladdrar och gungar fram och tillbaka, men vi upptäckte mellan dessa kottar som flyger helt rakt med sin spets eller spets ledande, " förklarar Leif Ristroph, en biträdande professor vid NYU:s Courant Institute of Mathematical Sciences, som ledde studien. "Otroligt, dessa "Goldilocks"-kottar med de "precis rätta" vinklarna matchar exakt formerna av eroderad lera som härrör från våra experiment och av faktiska koniska meteoriter."

"Genom att visa hur formen på ett föremål påverkar dess förmåga att flyga rakt, vår studie kastar lite ljus över detta långvariga mysterium om varför så många meteoriter som anländer till jorden är konformade, " han lägger till.

Krafterna bakom meteoriternas märkliga former, som är meteorer eller "stjärnskott" som överlever den brinnande flygningen genom atmosfären och landar på jorden, har länge varit ett mysterium.

"Meteoriternas former är inte som de är i rymden, eftersom de faktiskt smälts, eroderat, och omformad av atmosfärisk flygning, " förklarar Ristroph. "Medan de flesta meteoriter är slumpmässigt formade 'blobbar, förvånansvärt många - vissa säger ungefär 25 procent - är "orienterade meteoriter, ' och kompletta prover av dessa ser nästan ut som perfekta kottar."

För att utforska krafterna som producerar konformade meteoriter, forskarna, som inkluderade Jun Zhang, en professor i fysik och matematik vid Courant Institute och NYU Shanghai, replikerade meteoroider som färdas genom yttre rymden:lerobjekt, fäst vid en stång, fungerade som "låtsasmeteoriter" som eroderar när de rör sig genom vatten.

De lerföremål som hölls i vattenströmmen ristades så småningom in i koner med samma kantighet som koniska meteoriter – inte för smala och inte för breda.

Dock, forskarna insåg begränsningarna med denna experimentella design:till skillnad från lerobjekten, faktiska flygande meteoroider hålls inte i ett fast läge och kan rotera fritt, tumla, och snurra. Denna distinktion väckte följande fråga:vad gör det möjligt för meteoriter att hålla en fast orientering och framgångsrikt nå jorden?

Laget, som också inkluderade Khunsa Amin och Kevin Hu, båda NYU-studenter, och Jinzi Huang, en NYU-doktorand vid tiden för arbetet, genomförde sedan ytterligare experiment där de undersökte hur olika formade kottar föll genom vatten. Här upptäckte de att smala kottar vänder på sig medan breda kottar fladdrar. Dock, mellan dessa två är "lagom" konformer som flyger rakt.

"Dessa experiment berättar en historia om ursprunget för orienterade meteoriter:själva aerodynamiska krafter som smälter och omformar meteoroider under flygning stabiliserar också dess hållning så att en konform kan huggas ut och slutligen anlända till jorden, " observerar Ristroph. "Detta är ett annat intressant budskap vi lär oss från meteoriter, som är vetenskapligt viktiga som "utomjordiska besökare" på jorden vars sammansättning och struktur berättar om universum."