Naukowcy wykorzystują dane z satelitów pogodowych do wykrywania meteorów wchodzących w ziemską atmosferę.
Nowy rok rozpoczął się z hukiem w Pittsburghu w Pensylwanii. Na początku Nowego Roku wielu lokalnych mieszkańców usłyszało głośny huk i poczuł, jak ziemia się trzęsie, wywołując telefony pod numer 911. Hrabstwo Allegheny szybko potwierdziło to wydarzenie, zauważając, że nie było to trzęsienie ziemi ani grzmot i przyznając, że „nie mamy żadnego wyjaśnienia raporty.”
Sprawca został później potwierdzony przez NASA Meteor Watch: był to bolid, bardzo duża, jasna kula ognia (meteor jaśniejszy niż Wenus). Szacowano, że meteor miał pół tony, szerokość jednego metra i poruszał się z prędkością około 45 000 mil na godzinę. Kiedy eksplodował w atmosferze, uwolnił energię równoważną 30-tonowemu wybuchowi TNT, który został zarejestrowany przez detektory na stacji infradźwiękowej w pobliżu Pittsburgha.
Chociaż na całym świecie istnieje kilka programów do wykrywania bolidów w przestrzeni kosmicznej, większość z nich to programy naziemne — w tym NASA Meteorite Tracking and Recovery Network oraz NASA All-Sky Fireball Network. Jednak większość bolidów wchodzi do atmosfery na ponad 70 procentach Ziemi pokrytej oceanem.
„Bolidy są rzadkie, a ze względu na ograniczone obszary obserwacyjne systemów naziemnych, bardzo niewiele bolidów jest wykrywanych z ziemi – być może tylko kilka lat”, powiedział Jeffrey C. Smith, naukowiec zajmujący się danymi z Instytutu SETI i Instytutu główny badacz we wspólnym projekcie z Asteroid Threat Assessment Project w Ames Research Center NASA. „Wybuchy bolidów są również bardzo szybkie, zwykle trwają zaledwie ułamek sekundy, dlatego potrzebne są bardzo szybkie detektory”.
Niedawno naukowcy odkryli, że mają taki detektor, mimo że nie został on zaprojektowany do wykrywania kosmicznych skał pędzących przez atmosferę. W 2018 roku astronom Peter Jenniskens (również z SETI i NASA Ames) wraz z kolegami wykazali, że Geostationary Lightning Mapper (GLM) na pokładzie satelity pogodowego GOES-16 NOAA może być używany do obserwacji przelotnych błysków bolidów. GLM próbkuje światło przejściowe z szybkością 500 klatek na sekundę. Może wykrywać bolidy o szerokości od około 4 cali (1 decymetr) do około 9 stóp (3 metry).
Dwa lata temu Smith i współpracownicy rozpoczęli opracowywanie i trenowanie algorytmu uczenia maszynowego, aby komputery automatycznie wykrywały bolidy w danych GLM. Ich celem było zbudowanie publicznie dostępnej bazy danych o zdarzeniach związanych z bolidami i ich krzywych jasności — trajektorii i intensywności smug świetlnych, które pozostawiły na niebie. Smith i jego zespół opisali swoją pracę w czasopiśmie Icarus w listopadzie 2021 roku.
Powyższa mapa pokazuje rozkład ponad 3000 bolidów wykrytych przez GLM na pokładzie GOES-16 i GOES-17 między lipcem 2017 a styczniem 2022. Niebieskie punkty to bolidy wykryte przez GOES-16; różowe punkty zostały wykryte przez GOES-17. Samotny różowy punkt nad Oceanem Atlantyckim został wykryty przez GOES-17 podczas fazy rozruchu, zanim został przeniesiony na orbitę operacyjną nad Zachodnim Wybrzeżem.
Bolidy obserwowane przez GOES-16 i -17 są rejestrowane w stereo. Na mapie niewielkie przesunięcie między detekcjami stereo wynika z różnych perspektyw, z których były one oglądane przez każdego satelitę. Detekcja stereo pozwala naukowcom zrekonstruować trajektorie bolidów w atmosferze. Te dane, wraz z krzywymi jasności, są pomocne w modelowaniu, w jaki sposób asteroidy wchodzą w atmosferę, rozpadają się i wpływają na Ziemię. Takie dane mogą również stanowić źródło informacji dla modeli, które oceniają ryzyko większych uderzeń meteorów, pomagając jednocześnie w badaniach populacji planetoid, które pogłębiają naszą wiedzę na temat ewolucji Układu Słonecznego.
Żaden człowiek nie zaobserwował bolidu noworocznego nad Pittsburghem, gdzie niebo było zachmurzone, ale GLM wykrył cztery jasne błyski światła. Nie był to szczególnie jasny bolid ani nawet najjaśniejszy zarejestrowany tego dnia, powiedział Smith. Pozostałe znajdowały się tuż nad oceanem lub na terenach wiejskich, gdzie rzadziej można je było zobaczyć.
„To jedna z największych zalet korzystania z satelitów geostacjonarnych — możemy wykrywać zdarzenia w bardzo odległych obszarach, które są pomijane przez obserwatorów naziemnych” — powiedział Smith. Orbity geostacjonarne satelitów GOES umożliwiają im monitorowanie półkuli zachodniej od 55 stopni szerokości geograficznej północnej do 55 stopni szerokości geograficznej południowej. Chociaż zasięg nie jest globalny, pozwala naukowcom uchwycić bezprecedensową liczbę meteorów w danych dostępnych publicznie. „W tej chwili GLM jest jedynym dostępnym narzędziem, które pozwala uzyskać zasięg na całej półkuli w celu wyszukiwania bolidów”.
Obecnie zdarzenia zidentyfikowane przez algorytm komputerowy są przeglądane przez ludzi przed dodaniem ich do bazy danych. Po kilku iteracjach programu komputer całkiem nieźle radzi sobie z poprawną identyfikacją bolidów. „Cztery z każdych pięciu dokonanych przez nas wykryć są uzasadnione” — powiedział Smith. „Konieczna jest teraz bardzo niewielka ilość ręcznej weryfikacji, aby wyeliminować fałszywe alarmy”.
Celem zespołu jest poprawa precyzji wykrywania na tyle, aby ludzie nie byli potrzebni w tym procesie, powiedział Smith. „Wtedy możemy automatycznie opublikować nasze wykrycia bolidów bardzo szybko po wystąpieniu zdarzeń, być może w ciągu minuty”.
Zdjęcie NASA Earth Observatory wykonane przez Joshuę Stevensa, wykorzystujące dane z NASA Bolides dzięki uprzejmości Jeffreya Smitha/SETI. Opowieść Sary E. Pratt.
Zobacz również nasze szczegółowe prognozy:
