La bola de fuego Red Desert (DFN) es una red de cámaras en Australia . Está diseñado para rastrear los meteoritos que ingresan a la atmósfera y ayudar a recuperar meteoritos . Actualmente opera 50 cámaras autónomas, repartidas por el oeste y el sur de Australia , incluida la llanura de Nullarbor , el cinturón de trigo de WA y el desierto del sur de Australia, que cubren un área de 2,5 millones de km 2 . Las ubicaciones de las estaciones se eligieron para facilitar la búsqueda de meteoritos. A partir de 2018, las cámaras desplegadas en todo el mundo iniciaron el primer observatorio global de bolas de fuego en asociación con equipos de investigación asociados.
![]() Un meteoroide destella en el cielo | |
Abreviatura | DFN |
---|---|
Tipo | red de cámaras |
Propósito | Caídas de meteoritos récord |
Sede | Perth |
Región atendida | Australia |
Afiliaciones | Universidad Curtin |
Sitio web | dfn |
Los observatorios de DFN capturan exposiciones del cielo de aproximadamente 30 segundos desde el anochecer hasta el amanecer todas las noches, y el equipo de DFN recibe una alerta automática si se detecta una bola de fuego o un meteoro . Sobre la base de las imágenes de larga exposición, las trayectorias y órbitas se trazan de forma semiautomatizada, y se genera una línea de caída para indicar el paradero y la masa de los meteoritos resultantes en el suelo.
Misión DFN
El DFN está avanzando en la base de conocimientos de la comprensión actual de la formación y evolución del sistema solar. Al conectar un meteorito específico con una trayectoria de bola de fuego y una órbita que conduce al impacto en la Tierra, los científicos pueden obtener una mejor comprensión de dónde provienen las muestras de meteoritos en el sistema solar. Una vez que se identifica una posible región de origen en el cinturón de asteroides principal, se pueden explorar los cuerpos parentales candidatos . [1] [2] [3]
Cuando se encuentra y se recolecta el meteorito, se pueden realizar una gran cantidad de análisis que muestran cómo eran las condiciones en el cuerpo principal y qué le sucedió a la roca durante su vida útil. [4] Esto significa que se puede construir un mapa de composición detallado del sistema solar, que muestra cómo los asteroides y los objetos cercanos a la Tierra varían en composición y pueden informar mejor los modelos de evolución del sistema solar y la investigación científica planetaria. [2] [5]
El objetivo final de este proyecto es encontrar un meteorito cometario. [6] Los cometas son algunos de los materiales más prístinos de nuestro sistema solar y contienen un registro único de los primeros procesos del sistema solar. [7] Existe una creciente evidencia que sugiere que las bolas de fuego de los cometas están enviando meteoritos a la Tierra, por lo que la configuración de este proyecto es ideal para observar la caída y recolectar muestras de cometas, en las que las agencias espaciales de todo el mundo han gastado una enorme suma de dinero. para obtener a través de misiones espaciales. [1]
Historia
Varios equipos han creado observatorios de bolas de fuego basados en los mismos principios, por ejemplo, la Prairie Network [8] (EE. UU.) Y la Red Canadiense de Observación y Recuperación de Meteoritos, [9] que fueron dirigidos principalmente por astrónomos de observación y, sin embargo, colectivamente solo órbitas determinadas para cuatro meteoritos. [1]
El interés en este enfoque aumentó en 2008 cuando un estudio astronómico telescópico del cielo detectó un meteoroide en una trayectoria con destino a la Tierra y determinó con éxito su ubicación en la superficie de la Tierra. Se estableció una conexión entre el tipo de asteroide candidato y el meteorito basándose en la composición y la órbita del objeto, pero tales observatorios solo ven una pequeña porción del cielo, por lo que la probabilidad de observar tales eventos con regularidad es algo baja.
Antes de esto en 2007, el DFN estaba en su fase de prueba análoga en las llanuras desérticas de Nullarbor en Australia Occidental. [1] Tan pronto como la red estuvo en funcionamiento, se observaron meteoritos, y en el primer viaje de recuperación y el primer día, el meteorito se encontró a solo 100 m de la línea de caída prevista. [5] [10] En parte, el rápido éxito del DFN se relaciona con la ubicación de la red: las ubicaciones desérticas son mucho más favorables para la recuperación, ya que las regiones de vegetación densa, como las regiones templadas del hemisferio norte, producen meteoritos recuperación casi imposible. [1] Posteriormente a la fase de prueba y recuperación de dos meteoritos durante este tiempo, el DFN se expandió a un observatorio digital automatizado de bolas de fuego, [11] [12] [2] [13] que ahora se está expandiendo aún más a nuevas regiones de Australia y exterior. [14] [1] Hasta ahora, se han recuperado cuatro meteoritos con una trayectoria y una órbita definidas de alta precisión. [1]
Ciencia del rastreo de bolas de fuego
Trayectoria
Orbita
¿Qué podemos aprender de los meteoritos?
Los meteoritos son objetos metálicos o pétreos que caen a la superficie de la Tierra desde el espacio . Los científicos creen que la mayoría de los meteoritos se originan en asteroides dentro del cinturón de asteroides de nuestro sistema solar , pero hay una cantidad cada vez mayor de evidencia que sugiere que algunos pueden provenir de cometas . Algunos meteoritos también provienen de cuerpos planetarios más grandes, como la Luna y Marte . [15] Los meteoritos típicamente conservan su historia desde el momento en que se acumularon por primera vez en su cuerpo principal , hasta que fueron expulsados de ese cuerpo y aterrizaron en la Tierra, por lo que nuestra comprensión de la formación y evolución del cuerpo planetario durante los últimos 4.560 millones de años [ 16] mejora cada vez que se encuentra un nuevo meteorito.
La caída de meteorito que se observa utilizando el observatorio DFN ayuda a informar cómo un cuerpo interactúa con la atmósfera de la Tierra , cómo desacelera , qué tan brillante es el meteoro dependiendo del objeto y los cambios en la masa mientras cae debido a la ablación . [13]
Una gran cantidad de pruebas analíticas permiten a los científicos examinar los meteoritos y profundizar en sus complejas historias. La composición, textura y componentes de un meteorito ayudan a identificar la clase de meteorito a la que pertenece. Con el tiempo, las colecciones de meteoritos globales se han utilizado para identificar grupos de rocas con características similares, que se presume se originan en el mismo cuerpo padre o en la misma familia de cuerpos. [17] Las diferencias sutiles dentro de estos grupos apuntan a variaciones en el cuerpo principal, ya sean de composición o textura , lo que implica que el cuerpo principal sospechoso puede no ser uniforme, tal vez de una manera similar a la Tierra . Se interpreta que los meteoritos de hierro son el núcleo de grandes asteroides que puede que ya no existan en el sistema solar. [18] Es posible que alguna vez estuvieran rodeados por una capa de silicato en el cuerpo principal, [18] lo que implica que otros meteoritos ricos en silicato también se originaron en el mismo cuerpo principal, a pesar de las claras diferencias de composición. Esto significa que podemos aprender sobre los procesos que ocurren en las profundidades de los asteroides con bastante facilidad, y conocemos la composición del núcleo interno de la Tierra en base a estas rocas.
Los meteoritos altamente primitivos contienen algunos de los primeros sólidos que se formaron en nuestro sistema solar . Estos materiales se han utilizado para fechar una edad más precisa de nuestro sistema solar (4.568 millones de años). Estas rocas son primitivas porque han cambiado muy poco desde su formación inicial. [dieciséis]
La ciencia del impacto también se beneficia de la entrega de meteoritos. La Tierra ha sido golpeada por grandes impactos en el pasado, por ejemplo , el cráter Chicxulub , y los materiales que quedan y el efecto en el suelo mejoran las predicciones del modelado de impactos. Los efectos en la Tierra también se pueden utilizar para comprender patrones similares que se han observado en otros planetas, creando una gran cantidad de comprensión de los cráteres de impacto en diferentes planetas y cuerpos planetarios. [dieciséis]
Recuperaciones de meteoritos
El DFN ha recuperado cinco meteoritos con trayectoria y datos orbitales de gran precisión hasta el momento. [1] Las dos recuperaciones más recientes, Murrili y Dingle Dell , se recopilaron en un período de tiempo muy corto después de la caída observada, [19] [20] lo que significa que la progresión digital de la canalización de la red se está volviendo cada vez más efectiva a medida que pasa el tiempo. [1] [2]
Nombre del meteorito | Fecha de observación de otoño | País | Estado, Provincia o Región | Clasificación | Observado instrumentalmente: datos orbitales | Boletines meteorológicos , otras referencias |
---|---|---|---|---|---|---|
Bunburra Rockhole | 21 de julio de 2007 | Australia | Sur de Australia | Brecciated achondrite | sí | [21] [22] [10] |
Mason Gully | 13 de abril de 2010 | Australia | El oeste de Australia | H5 | sí | [23] [24] [25] |
Murrili | 27 de noviembre de 2015 | Australia | Sur de Australia | H5 | sí | [26] [27] |
Dingle Dell | 31 de octubre de 2016 | Australia | El oeste de Australia | L / LL5 | sí | [28] [20] |
Hardware de la cámara
Los observatorios DFN utilizan cámaras fotográficas fijas para el consumidor (específicamente DSLR ) con lentes de ojo de pez estereográficas de 8 mm que cubren casi todo el cielo desde cada estación. Las cámaras se controlan a través de una PC Linux integrada mediante gPhoto2 y las imágenes se archivan en varias unidades de disco duro para su almacenamiento hasta que se visitan los observatorios para su mantenimiento (cada 8 a 18 meses, según la capacidad de almacenamiento). [29]
Los observatorios toman una imagen de larga exposición cada 30 segundos durante toda la noche. Después de la captura, la detección automática de eventos busca las imágenes en busca de bolas de fuego y los eventos se corroboran en el servidor central utilizando imágenes de varias estaciones.
Un código de tiempo sincronizado GNSS está incrustado en las imágenes de larga exposición mediante la operación de un obturador de cristal líquido (LC) para proporcionar datos de tiempo absoluto para las trayectorias de las bolas de fuego después de la triangulación con una precisión temporal mejor que un milisegundo. [30] La sincronización absoluta se utiliza para el cálculo de las órbitas de los meteoroides y la sincronización relativa también incluida en el código de tiempo es necesaria para el análisis de la trayectoria (específicamente para calcular la masa a partir de la desaceleración del meteoroide).
Canalización de procesamiento de datos
La tasa de adquisición de datos requiere una canalización digital automatizada para la reducción de datos. Un enlace inalámbrico a cada Observatorio Automatizado de Bola de Fuego permite una verificación cruzada para la confirmación de múltiples estaciones y permite que las imágenes se descarguen de forma remota. Se ha creado un software para facilitar la ubicación de las trayectorias de las bolas de fuego en coordenadas de píxeles . Estos se convierten en coordenadas celestes , a un minuto de precisión de arco, mediante el uso de una poderosa herramienta de calibración astrométrica creada para identificar automáticamente las estrellas circundantes y utilizarlas como un sistema de referencia. Los diferentes ángulos de observación se triangulan utilizando un enfoque de minimización de mínimos cuadrados modificado, que ahora incluye ponderaciones basadas en la calidad de la imagen para producir la trayectoria observada completa. Un sistema de obturador dentro de la lente de cada observatorio codifica una secuencia de De Bruijn única que no se repite en cada bola de fuego. Esto proporciona información de tiempo absoluta y precisa para la duración de la trayectoria hasta 0,4 ms. El software escrito con propósito utiliza parámetros de entrada para determinar las órbitas de cada meteoroide . Para determinar si habrá un meteorito potencial , se modela la estimación de la masa cambiante del meteoroide. Una vez que se detiene la ablación , los vientos atmosféricos afectan fuertemente la trayectoria de un meteoroide hacia el suelo. Los datos del Sistema de Pronóstico Global se utilizan en un modelo de viento atmosférico con una malla de resolución de 0.008 grados creada de forma única alrededor del área de la bola de fuego. Se realiza una simulación de vuelo en la oscuridad de Monte Carlo para determinar un área de búsqueda probable para la masa principal y los fragmentos.
Modelado meteorológico
La trayectoria de vuelo oscura de un meteoroide se ve significativamente afectada por los vientos atmosféricos, especialmente por la corriente en chorro . Como resultado, la posición de caída del meteorito se puede cambiar hasta varios kilómetros en comparación con un escenario sin vientos.
La situación meteorológica en el área alrededor del final del vuelo luminoso se modela numéricamente utilizando la tercera generación del modelo de Investigación y Pronóstico del Tiempo (WRF) con el solucionador dinámico ARW (Advanced Research WRF). El modelo meteorológico generalmente se inicializa utilizando datos de análisis global de la troposfera global del análisis final (FNL) de los Centros Nacionales de Predicción Ambiental (NCEP) de resolución global de un grado . El modelo produce una matriz 3D para un área y un tiempo determinados, con una resolución horizontal de hasta 1 km. A partir de estos datos 3D, se extraen los perfiles meteorológicos; los componentes incluyen la velocidad del viento, la dirección del viento, la presión, la temperatura y la humedad relativa a alturas que van hasta aproximadamente 30 km de altitud, en la mayoría de los casos cubriendo completamente el vuelo oscuro.
Manejo y archivo de datos de gran volumen
El DFN produce cientos de terabytes de datos al año, que en su mayoría consisten en imágenes de alta resolución de todo el cielo. Con la expansión de la red propuesta, este volumen aumentará. Para el propósito principal de esta red, la recuperación de meteoritos, solo se necesita una pequeña fracción de estos datos (imágenes que contienen bolas de fuego), y es manejado por la tubería de procesamiento de datos (arriba). Sin embargo, hay muchos otros usos potenciales de los datos en áreas de astronomía o conciencia de la situación espacial .
Los volúmenes completos de datos registrados por las cámaras son demasiado grandes para transferirlos de forma remota. Por lo tanto, los discos duros extraíbles se recolectan durante el servicio regular de los sitios del observatorio DFN, se reemplazan con discos duros en blanco y luego se transportan a Perth para ser archivados en un almacén de datos en el centro de Supercomputación de Pawsey . El almacén de datos de varios petabytes permite la búsqueda del conjunto de datos, utilizando metadatos genéricos y personalizados del proyecto, y el intercambio de datos con otros grupos de investigación.
Búsqueda de meteoritos
Las predicciones de caída de meteorito de una red de cámaras suelen producir una "línea de caída", una línea recta o curva en el suelo de unos pocos kilómetros de largo, donde se cree que el meteorito ha caído en algún lugar a lo largo de la línea, pero se desconoce su ubicación precisa. Esto es el resultado del proceso de triangulación , el efecto de los vientos atmosféricos durante la caída y el conocimiento de la aparente desaceleración visible del meteorito, pero una falta de conocimiento de su densidad, forma y masa precisa.
La teoría de la búsqueda de meteoritos debe mucho a la teoría de la búsqueda y el rescate , aunque algo simplificada, ya que el meteorito no es un objetivo en movimiento. La mayoría de las cataratas observadas por el DFN se encuentran en el interior remoto, por lo que los equipos de búsqueda suelen estar formados por 4-6 personas, que acampan en el lugar durante un máximo de dos semanas. Esto significa que la estrategia de búsqueda se centra en la eficiencia, más que en la velocidad: la recuperación de meteoritos en el último día de la expedición es tan valiosa científicamente como el primer día, lo que contrasta, por ejemplo, con la búsqueda y rescate de personas desaparecidas, donde la velocidad es de la esencia. Las técnicas de búsqueda prácticas utilizadas por el equipo de DFN se adaptan al tamaño de caída previsto y elipse de error:
- La búsqueda a pie, la cuadrícula del área usando unidades de GPS para guiar a los caminantes o el uso de banderas topográficas para marcar áreas, útil para masas predichas más pequeñas o una elipse de error más pequeña. Esto permite una cobertura detallada del área con una mayor confianza, pero se busca menos área por unidad de tiempo.
- Para áreas más grandes, busque usando quads o cuatriciclos. Esto es más aplicable para caídas pronosticadas más grandes o para un buen área despejada con buena visibilidad a larga distancia.
- La investigación actual se centra en el uso de drones como técnica para mejorar la eficiencia.
Superar a
Fireballs in the Sky es el galardonado programa de divulgación y ciencia ciudadana que comparte la historia de la red de bolas de fuego del desierto. Fireballs in the Sky involucra a personas de todas las edades, de todo el mundo, para compartir esta maravilla de la ciencia de las bolas de fuego y los meteoritos. Este innovador programa de divulgación anima a los ciudadanos del mundo a participar en la investigación al informar sobre avistamientos de bolas de fuego a través de la aplicación Fireballs in the Sky, producida con ThoughtWorks . A través de la realidad aumentada, una interfaz intuitiva y la tecnología de detección de una aplicación de teléfono inteligente, cualquier persona en cualquier parte del mundo puede recrear su avistamiento de bola de fuego para contribuir con datos científicamente útiles. Para descargar la aplicación y ver los informes más recientes de todo el mundo, diríjase a los avistamientos de aplicaciones aquí . Actualmente es el mejor sistema disponible para informar sobre avistamientos públicos precisos de bolas de fuego en el mundo y se alimenta directamente a la base de datos del DFN.
Socios
El proyecto DFN tiene su sede en la Universidad Curtin en Perth, Australia Occidental. Junto con la NASA , el DFN se está expandiendo a un Observatorio Global de Bola de Fuego a través del Instituto Virtual de Investigación de Exploración del Sistema Solar (SSERVI). La investigación científica y técnica de SSERVI se centra en la conexión entre la exploración planetaria y la exploración humana a través de equipos estadounidenses financiados y una gran red de socios internacionales.
Ver también
- Glosario de meteoritos
- Red europea de bolas de fuego
Referencias
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