Varje dag, många ton små stenar – mindre än småsten – träffar jordens atmosfär och sönderfaller. Mellan frekventa stjärnfall vi önskar oss på natthimlen och de massiva asteroiderna på utrotningsnivå som vi hoppas att vi aldrig får se, det finns en medelväg av stenar som är dimensionerade för att ta sig igenom atmosfären och göra allvarlig skada på ett begränsat område. Nu, ny forskning från NASA indikerar att effekterna av dessa medelstora stenar kan vara mindre frekventa än tidigare trott.

Forskningen avslöjade att sådana relativt små men regionalt förödande effekter inträffar i storleksordningen årtusenden – inte århundraden, som tidigare trott. Dessutom, den nya forskningen har drivit fram vår kunskap om de komplexa processer som avgör hur stora stenar från rymden går sönder när de kommer in i jordens atmosfär.

Den här nya forskningen inspirerades av en workshop som hölls på NASA:s Ames Research Center i Silicon Valley och sponsrad av NASA Planetary Defense Coordination Office. Deras resultat publiceras i en serie artiklar i ett specialnummer av tidskriften Ikaros . Temat för workshopen:en ny granskning av det astronomiska kallfallet av 1908 års Tunguska-nedslagshändelse.

Återbesök Tunguska

Hundraelva år sedan, hundratals renar och några dussin människor bevittnade en asteroidnedslag – även om de inte visste det då. En explosion lämnade en scen i Sibirien, Ryssland, med få bevis för dess ursprung förutom att platta till 500, 000 tunnland obebodd skog, bränna landet, skapa "glödande moln" och producera chockvågor som upptäcktes runt om i världen. Tidningar rapporterade att detta kan ha varit en vulkanisk explosion eller en gruvolycka eller - en långsökt idé - att detta kan ha varit en asteroid eller komet som träffade jorden.

Evenemanget den 30 juni, 1908, nära Stony Tunguska River, fortsätter att fängsla allmänheten och förbrylla forskare. Vulkan- och gruvförklaringarna uteslöts snabbt på grund av bristen på fysiska bevis. Forskare drog slutsatsen att explosionen kom från ett massivt föremål som kolliderade med jorden. Dock, inte alla bevis passade – ingen hade bilder på den förmodade asteroiden, ingen hittade en krater och ingen hittade fragment. De första vetenskapliga utredarna utforskade inte ens området förrän på 1920-talet.

"Tunguska är den största kosmiska inverkan som bevittnas av moderna människor, sa David Morrison, en planetarisk forskare vid Ames. "Det är också karakteristiskt för den typ av påverkan vi sannolikt kommer att behöva skydda mot i framtiden."

Ny scen, Nya leads

Spola fram till 15 februari, 2013, när en mindre men ändå imponerande meteor sprack i atmosfären nära Chelyabinsk, Ryssland. Nya bevis för att lösa mysteriet med Tunguska hade kommit. Detta mycket dokumenterade eldklot skapade en möjlighet för forskare att tillämpa modern datormodelleringsteknik för att förklara vad som sågs, hört och känt.

Modellerna användes med videoobservationer av eldklotet och kartor över skadorna på marken för att rekonstruera den ursprungliga storleken, Chelyabinsk-objektets rörelse och hastighet. Den resulterande tolkningen är att Chelyabinsk med största sannolikhet var en stenig asteroid storleken på en femvåningsbyggnad som gick sönder 15 miles över marken. Detta genererade en stötvåg motsvarande en explosion på 550 kiloton. Explosionens chockvåg blåste ut ungefär en miljon fönster och skadade mer än tusen människor. Lyckligtvis, kraften från explosionen räckte inte för att slå ner träd eller strukturer. Enligt nuvarande förståelse av asteroidpopulationen, ett föremål som Chelyabinsk-meteoren kan träffa jorden vart 10:e till 100:e år i genomsnitt.

Men hur är det med de större stenarna som kan utplåna en stad på en dålig dag? Forskare har nu använt dessa moderna analystekniker för att återbesöka den gåtfulla Tunguska-händelsen 1908. En långvarig debatt om hur frekventa dessa händelser kan vara är ett steg närmare att avgöras.

Extrapolera ledtrådar

Med hjälp av datorresurser och register från undersökningar av den ödelade regionen som gjordes under det föregående århundradet, istället för att förutsäga sannolikheten för påverkan baserat på enbart storlek, modellbyggare utförde en statistisk studie av över 50 miljoner kombinationer av asteroid- och ingångsegenskaper som kan orsaka skador i Tunguskaskala när de bryts isär på Tunguska-liknande höjder.

Några av dessa nya modeller fokuserade på scenarier som kunde reproducera Tunguska trädfallsmönstret plus träd- och jordbrännfördelning. En andra tittade på att kombinera de registrerade atmosfäriska tryckvågorna med de seismiska signalerna som registrerades på marken vid den tiden.

Dessa nya tillvägagångssätt, vid sidan av valideringen av modellerna när de tillämpas på Chelyabinsk-händelsen, ledde till reviderade uppskattningar av vad som kan ha hänt den ödesdigra dagen 1908. Fyra olika datormodelleringskoder ledde till liknande slutsatser, stärker förtroendet för att förstå hur stenar går sönder i vår atmosfär.

Profilera en gärningsman

Den mest lovande kandidaten var en stenig (inte isig) kropp, mellan 164 och 262 fot i diameter, kommer in i atmosfären runt 34, 000 miles per timme, deponerar energin från en explosion på 10 till 30 megaton, motsvarande sprängenergin från Mount St. Helens utbrott 1980, på 6 till 9 mils höjd. I kombination med de senaste uppskattningarna av asteroidpopulationen, forskarna drog slutsatsen att det genomsnittliga intervallet mellan sådana effekter var i storleksordningen årtusenden – inte århundraden som man tidigare trott, baserat på tidigare befolkningsuppskattningar och uppskattningar av mindre storlek.

Det nya resultatet avslöjar att sannolikheten för att en påverkan inträffar någon dag i vår livstid, eller våra barns liv, eller vårt barnbarns liv, etc., är mindre än vi tidigare trott. Fortfarande, vi måste fortfarande vara medvetna om och förbereda oss för faran. Asteroider har träffat jorden och fler asteroider kommer att träffa igen. Systemen som NASA utvecklar kommer att säkerställa att vi bättre kan förbereda oss för och förhindra farliga effekter.

"Eftersom det finns så få observerade fall, mycket osäkerhet kvarstår om hur stora asteroider går sönder i atmosfären och hur mycket skada de kan orsaka på marken, sa Lorien Wheeler, en forskare från Ames, arbetar med NASA:s Asteroid Threat Assessment Project. "Dock, de senaste framstegen inom beräkningsmodeller, tillsammans med analyser av Chelyabinsk och andra meteorhändelser, hjälper till att förbättra vår förståelse av dessa faktorer så att vi bättre kan utvärdera potentiella asteroidhot i framtiden."

Vi hittar fortfarande nya asteroider och spårar deras banor, förfina deras sannolikheter för att påverka och lära sig mer om deras makeup med teleskop på jorden och i rymden, samt robotiska rymduppdrag som studerar dem på nära håll. Tunguska förblir ett astronomiskt kallfall, men dess mysterium inspirerar nutida utredare att mildra framtida hot.