模拟小行星撞地：慢镜头揭示“雨打沙滩”
2015-01-04 08:45:09   来自：新浪科技 微博   评论：0

　　新浪科技讯 北京时间4日消息，据国外媒体报道，乍一看，这似乎是一颗小行星撞击地球表面的情景，砂石四溅，还留下一个巨大的撞击坑。而事实上，这些神奇的照片显示的是一滴水落到地面上的瞬间。科学家表示，两者之间有诸多相似之处，而通过使用慢动作摄像技术，人们可以更好地理解小行星撞击地球时发生的事情。

　　要想对小行星真正冲撞地球时的情形进行研究几乎是不可能的。所以研究者们想出了一条新途径，可以重建一个冲撞现场，只是规模要小得多。

　　“我们将高速摄影技术和高精度激光轮廓测量技术结合起来，对液滴坠落在颗粒物表面瞬间的冲击动力情况进行研究，同时监测撞击坑产生的形态。”明尼苏达大学的研究者们写道。

　　他们采用的特殊方法是，记录雨滴坠落在沙地上时的撞击情况，将此作为研究模型。

　　来自该大学化学工程与材料科学部的赵润晨(Runchen Zhao)，张倩云(Qianyun Zhang)，亨德罗·迪基托(Hendro Tjugito)和程翔(Xiang Cheng)使用了高速摄影技术和高精度激光轮廓测量技术，对降水产生的冲击进行了研究。

　　他们研究了液滴坠落在颗粒物表面时的冲击动力学和产生的撞击坑。研究人员说，令人惊讶的是，这些撞击坑和小行星留下的撞击坑看上去极其相似。“我们吃惊地发现，除了能量和规模上的巨大差别之外，液滴撞击颗粒物表面时，无论是能量标度，还是撞击坑形态，都与小行星撞击地球时的情况别无二致。”

　　当水滴坠落到一堆极细小的玻璃珠表面时，水则会沿水平方向延展开来，形成一个小小的撞击坑。紧接着，水又会向内收缩，同时带回一层颗粒物，并向上弹起。如果水滴下落的速度更快，水在固体表面延展的范围就会更大。它携带的沙粒便会相应变多，从而导致水的重量增加，反弹高度减小。

　　“撞击能量的增加会导致水的边缘呈现指状突起。”研究者称。“因此它带回的物质太多，使得水无法完全向内收缩，弹起时也就无法形成一个完美的球形。”

　　“如果撞击速度过高的话，指状突起会变得更长，带回的颗粒物更多，水就完全弹不起来了。”上述研究结果被发表在美国国家科学院院刊上。

　　冲击时产生的能量会导致一系列结果，如“冲击压缩”、“快速颗粒流”和“毛细管作用”，在小行星撞击地球时，这些现象都有可能发生。

　　“虽然我们对固体撞击颗粒物表面的作用机制已经有了很深入的了解，但在液滴撞击颗粒物表面的问题上，我们的知识还相当局限。”研究团队表示。

　　研究者们还对太阳系其它星球上的撞击坑进行了研究。其中，对那些无大气层的星球的研究十分普遍，如月球、灶神星(Vesta)和谷神星(Ceres)。人们将于明年对谷神星展开细致的研究。美国航空航天局(NASA)的“曙光号”小行星探测器正飞往谷神星，将于2015年抵达，并首次为人类传回谷神星表面的高精度图像。