每天地球都会受到来自太空的大约100吨物体的轰击，其中大部分是简单的尘埃或沙粒大小的粒子，它们在撞击大气层上层时被摧毁。但很少有一颗足够大的小行星能经受得住进入地球的高温，并最终落到地球表面，在那里，它的银河之旅以撞击结束。大多数陨石是如此的小以至于它们在地面上没有留下任何痕迹。然而，较大的岩石以碗状撞击坑的形式留下了它们的印记。
亚利桑那州的巴林杰陨石坑是一个著名的陨石撞击地球的例子。图片：Shane.torgersonhttps://commons.wikimedia.org/wiki/File:Meteorcrater.jpgCreative Commons Attribution 3.0 Unported license.
一个著名的例子是亚利桑那州的5万年前的巴林格陨石坑，直径1.2公里，深度170米。但人们不仅在地球上观测到了撞击坑：科学家们还在水星、金星和火星、我们自己的卫星——月球、木星和土星的卫星上发现了它们。几十年来，陨石坑的一个特征一直困扰着科学家。陨石的冲击力将地面变成粉末，并以锥形的轨迹将粉末抛向空中。飞粉在火山口周围形成一条毯子。但是为什么有些毯子形状像射线——长长的，径向的条纹从火山口的中心像轮子上的辐条一样散开?
在发表在《物理评论快报》(Physical Review Letters)上的一项新研究中，来自冲绳理工大学(Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University, OIST)的科学家们模拟了这些外星碰撞，以揭示这些神秘的陨石坑射线是如何形成的。oits流体力学部门的负责人，副教授Pinaki Chakraborty说：不可能用真正的陨石造出一个真正的陨石坑，但是可以用模拟来模拟发生的事情。一个广泛研究的简单实验提供了一个模拟：把一个重金属球扔到沙床上;球抛出沙子，形成一个被毯子包围的弹坑，问题是这些实验不会产生环形山射线。
高速摄影的球滴实验到一个颗粒表面印有规则的六角形图案。在撞击点的边缘可以清晰地看到喷射光线的顶部。图片：OIST
但也有一些奇怪的例外。直到有一天，连续物理单元的塔潘·萨布瓦拉博士(Gustavo Gioia教授)在YouTube上观看高中学生的掷球实验时，他才发现了可能引起射线的第一个线索：这些实验在科学课上很受欢迎，注意到他们的一些实验产生了陨石坑射线。那么这些实验的独特之处是什么呢？一个词：混乱。研究人员在扔球之前，通常会把沙子的表面弄出来，但视频显示学生们跳过了这一步。毫无疑问，当萨布瓦拉博士在凹凸不平的表面上重复这个球滴实验时，这些小陨石产生了陨石坑射线，那是一种顿悟时刻。
尚不清楚为什么不平整的地貌会形成陨石坑射线。因此研究小组在一个平坦的沙床上进行了第二项实验，沙床上刻有一个规则的六角形山谷图案。在撞击之后，所有的山谷都接触到球的边缘，产生了一道光线。洛伊斯流体力学部门的技术人员克里斯蒂安·布彻(Christian Butcher)用不同的变量重复了这个实验：改变了球的大小、山谷之间的距离、球的下落高度、床上的颗粒等等，影响射线数量的唯一变量是球的大小和山谷之间的距离。为了进一步研究陨石坑射线背后的机制，研究小组转向了计算机模拟，撞击球在床上产生冲击波，冲击波将从山谷中喷射出来的沙粒沿着放射状的条纹集中起来，形成射线。”
在了解了陨石坑射线是如何形成的之后，科学家们建立了一个理论模型来预测射线的数量。模型预测与小型陨石实验吻合得很好，使科学家们能够预测真实行星粗糙表面上的光线模式。他们的模型还有另一个令人兴奋的转折:它也可以用来了解创造陨石坑的陨石。根据陨石坑有多少射线，研究人员可以计算出形成陨石坑的陨石的直径。Chakraborty教授说：可以用这个模型来观察几乎任何一个rayed陨石坑，并了解它是如何形成的。
博科园-科学科普｜参考期刊：物理评论快报｜来自：冲绳科学技术大学
