Mass Distributions of Meteorites

Na última segunda, 18-02-2020, o artigo "Mass Distributions of Meteorites" foi aceito para publicação na revista "Monthly Notices of the Royal Astronomical Society". Este trabalho é o resultado de uma parceira bem sucedida entre mim e Ernesto Pinheiro Borges, professores da UFRB e UFBA. Nesta publicação, tive a oportunidade de contribuir com o estudo da distribuição de massa de meteoritos encontrados na superfície terrestre usando uma função estatística derivada da mecânica não extensiva de Tsallis. Este é o terceiro artigo derivado de minha tese de doutorado e o primeiro de meu pós-doutorado. Um resumo melhorado do trabalho é apresentado a seguir:

"The study of the mass distribution of meteorites has been carried out for at least five decades. The purpose of this study is to determine the flux of material that reaches the Earth's surface. To this end, statistical distributions of various types have been modeled from the observational data, derived from Gibbs entropy. However, it turns out that the fragmentation process is likely to be complex in nature. In view of this peculiarity, we model the mass distribution of meteorites using the q-exponential function derived from Tsallis non-extensive statistical mechanics. This distribution is able to model the entire observed spectrum of meteorite mass, regardless of whether the samples are derived from fragmentation of a single meteorite, belong to the same mineralogical group or type, or are separated by collection sites on the Earth's surface. We suspect that most meteorite samples are incomplete in certain mass ranges, due to the effect of the so-called "gathering bias".

Alguns tipos mineralógicos de meteoritos modelados

por uma distribuição q-exponencial (linha sólida vermelha).

A distribuição de meteoritos condritos ordinários (tipo 3) é

divida em não-Antárticos (círculos) e Antárticos (losangos).

Meteoro da Bahia de 21-02-2018 UT

Esta análise é baseada em dados públicos disponibilizados pela NASA no site Fireballs, mantido pelo CNEOS, com informações obtidas por sensores embarcados em satélites em órbita da Terra.

Às 01:28:03 UTC do dia 21 de fevereiro de 2018, um grande meteoro explodiu a uma altitude de 31,5 km, sobre o Oceano Atlântico, a aproximadamente 160 km de Salvador (Bahia). O objeto se deslocava a 13,1 km/s, praticamente ao longo da linha zênite-nadir.

No momento da explosão, o meteoro liberou cerca de 0,22 kilotoneladas (kton) de energia, o equivalente a 1,5% da energia liberada pela bomba atômica de Hiroshima. No entanto, diferentemente de uma explosão nuclear, não houve emissão de raios X, raios gama ou partículas, como nêutrons.

Com base nessa energia, estima-se que o meteoroide tinha cerca de 11 toneladas, aproximadamente mil vezes menos massivo que o meteoro de Cheliabinsk, ocorrido na Rússia em 2013. Segundo análise da desaceleração do bólido, feita pela rede BRAMON com base em registros de câmeras de segurança instaladas em Salvador, o objeto apresentava natureza rochosa.

Empilhadeira de contêineres Hyster H250H. Este equipamento
é comum em portos, como o de Salvador, e possui
uma massa equivalente a do meteoroide visto em nossa cidade. O
círculo representa o diâmetro estimado do objeto, suposto esférico.

A rede de estudo de meteoros BRAMON fez uma análise deste evento que possui grande exatidão, em termos astrométricos e cinemáticos, com os resultados obtidos por satélites, levando em consideração os prováveis erros sistemáticos destes últimos dispositivos. Este trabalho pode ser encontrado neste link. 

Posição da explosão segundo dados NASA CNEOS.

O Primeiro Meteoro Detectado em Amargosa

Primeiro meteoro esporádico detectado por uma câmera de TV de grande campo instalada no loteamento Santo Antônio, em Amargosa (Bahia, Brasil). Este dispositivo estava em fase de testes e estava instalado no quintal de minha casa. O meteoro surgiu na constelação de Órion, cruzando seu cinturão ("Três Marias"). O registro foi efetuado às 23:44:21 de 17-02-2014 UT. Esta câmera foi posteriormente instalada no teto do prédio administrativo do Centro de Formação de Professores da UFRB (CFP-UFRB).

"Imagem" do meteoroide de Tunguska

Um esboço ilustrando a possível forma do objeto que causou o evento em Tunguska em 1908. Esta representação foi criada com base no relato de um espectador e divulgada na revista soviética Meteoritika (Naumenko, T.N. "An Observation of the Tunguska Meteorite Flight" - Meteoritika, Vol. 2, 1941). Pelo que se pode inferir, o que a testemunha viu possivelmente era a camada de ar ionizado que circundava o corpo enquanto ele adentrava a atmosfera terrestre. Mesmo considerando a presença da atmosfera, o objeto era extremamente veloz, alcançando velocidades da ordem de dezenas de quilômetros por segundo. Dessa maneira, seria praticamente impossível identificar sua forma com exatidão a partir de uma distância relativamente curta, algumas dezenas de quilômetros do ponto do impacto.

Fonte:A. Ol'khovatov - "TUNGUSKA AND OTHER PICTURES" 



Um brilhante meteoro visto em Salvador

Vídeo de um meteoro com magnitude aparente estimada entre –8 e –10, registrado por uma câmera all sky instalada no perímetro urbano de Salvador, nas proximidades do Pelourinho. Este foi o meteoro mais brilhante detectado em dois anos de operação do instrumento.

É provável que o evento esteja associado à chuva "Perséidas de Setembro". Na mesma noite da detecção, observadores europeus relataram um outburst desta chuva. Devido à curta duração do fenômeno, o outburst não foi observado nos Estados Unidos.

A câmera estava orientada na direção noroeste. O horário apresentado no vídeo corresponde à hora oficial de Brasília (UTC−3).

Um meteorito em Marte

Em 06-01-2005, o MER "Opportunity'  encontrou um meteorito metálico próximo ao local de queda do escudo térmico que permitiu seu pouso em Marte. O meteorito é feito de ferro e níquel e possui o tamanho de uma bola de basquete. O objeto apresenta orifícios resultantes de sua entrada na atmosfera, similares aos apresentados em meteoritos encontrados na Terra. Após esta descoberta, diversos outros candidatos a meteoritos metálicos e rochosos foram encontrados pelo Opportunity.

Fonte: NASA/JPL

Um brilhante Eta Aquarídeo

Soma de 52 quadros mostrando a trajetória no céu de um provável meteoro Eta Aquirídeo. O meteoro foi registrado às 07:17 do dia 07-05-2013 UT. O pico de magnitude V foi -6. O meteoro foi registrado por uma câmera all sky instalada em Salvador (Bahia, Brasil).

Imagem do meteoro.Alguns dos pontos claros são estrelas austrais.
Ao centro, os pontos são associados a pixels quentes no CCD
da câmera.

Curva de luz do meteoro

Crateras de Impacto Recentes em Marte

Pesquisadores, utilizando imagens obtidas desde 2006 pela sonda Mars Reconnaissance Orbiter, estimaram que Marte é bombardeado anualmente por mais de 200 asteroides e/ou cometas. Esses corpos impactantes podem formar crateras com diâmetros da ordem de quatro metros. Os asteroides ou cometas associados a essas estruturas têm diâmetros estimados entre um e dois metros. Na Terra, esses objetos teriam pouca probabilidade de formar crateras devido à maior densidade da atmosfera do nosso planeta. Por comparação, o meteoroide que originou o 'Meteoro da Rússia' possuía um diâmetro estimado em dez vezes maior e explodiu na atmosfera. Apenas algumas poucas centenas de quilogramas da massa total do objeto chegaram à superfície.

Algumas das 248 crateras analisadas no estudo recente. Fonte: NASA/JPL.

Um intenso flash lunar

O observatório ALAMO da NASA detectou um flash decorrente da colisão de um meteoroide com a Lua em 17-03-2013. O flash apresentou magnitude aparente igual a quarto,o que implica que o fenômeno foi 10 vezes mais luminoso que os usualmente registrados. Pelo fluxo luminoso, se estimou que a massa do corpo impactante era de cerca de 40Kg. Existe a possibilidade que uma cratera com 20m de diâmetro tenha se formado com o impacto no Mare Imbrium. Esta estrutura poderá ser futuramente detectada em imagens da sonda LRO, atualmente em órbita lunar. Abaixo um vídeo do "NASA Science News" sobre o assunto.

Eta Aquarídeos 2013 em Salvador

Compilação de 63 vídeos da chuva de meteoros Eta Aquarídeos (ETA) registrados entre 05 e 09 de maio de 2013 UT, em Salvador (Bahia, Brasil). Além dos ETA, foram registrados alguns meteoros esporádicos e um flare associado a um satélite artificial. Os horários dos registros estão na "Hora de Brasília" (UT-3h). ETA é uma chuva de meteoros associada ao célebre cometa 1P/Halley. Os vídeos foram obtidos por uma câmera all sky apontada para o sudoeste.

Grande Meteoro de 2012 no Brasil – Um Ano Depois: O que falta fazer?

As análises apresentadas nesta sequência de postagens baseiam-se nos dados obtidos em Belo Horizonte (BH) e Campos dos Goytacazes. A variação de altura angular do meteoro registrada em BH foi de aproximadamente 0,7 grau, valor compatível com a margem de erro estimada para esse tipo de medição. Isso implica um erro propagado significativo na determinação da trajetória atmosférica e da órbita do meteoro, mesmo com a boa concordância observada entre os resultados e os relatos visuais das testemunhas do evento, como ilustrado na Figura 1.

Para aprimorar esses parâmetros, a análise do vídeo gravado na região da Grande Vitória é especialmente relevante, como mostrado nas Figuras 2 e 3. No entanto, apesar das tentativas de contato, não foi possível obter resposta do autor do vídeo. A identificação do local exato da gravação é crucial, pois o azimute e a altura aparente do meteoro podem variar consideravelmente com deslocamentos relativamente pequenos, da ordem de dezenas de quilômetros.

Além da trajetória e da órbita, a massa pré-atmosférica do meteoro, assim como a de eventuais fragmentos, pode ser estimada a partir de sua magnitude absoluta. Essa magnitude é definida como o brilho que o meteoro apresentaria se estivesse a 100 quilômetros de altitude, diretamente no zênite do observador. Para estimá-la corretamente, é necessária uma calibração fotométrica utilizando como referência objetos de brilho conhecido, como estrelas, planetas ou a Lua.

No vídeo gravado em Vitória, dois objetos adicionais não identificados aparecem no campo de visão. Para determinar sua natureza e calcular a magnitude absoluta do meteoro, torna-se indispensável conhecer a localização exata do ponto de observação. Sem essa informação, a análise quantitativa permanece limitada e as incertezas nos resultados aumentam significativamente.

Fig.1 - Detalhe da trajetória atmosférica do "Grande Meteoro de 2012 no Brasil" (linha vermelha).

Relatos de observadores dizem que o objeto foi visto próximo ao

zênite nas cidades mineiras de Caratinga e Governador Valadares. A trajetória

é consistente com estes relatos. O meteoro foi observado em BH quando passava
sobre Caratinga.

Fig,2 - Um frame do vídeo da "Grande Vitória". Um fragmento do meteoro
é visto logo após sua desconexão.

Fig.3 - Frame mostrando o meteoro após sua fragmentação. 

Grande Meteoro de 2012 no Brasil – Um Ano Depois: Radiante do Objeto

Posição da radiante real do "Grande Meteoro", referida ao equinócio J2000 (marcada com uma cruz). A radiante está localizada na constelação de Auriga, com coordenadas aproximadas de ascensão reta 5h32min e declinação +47°. O meteoro surgiu nessa região do céu, o que exclui sua associação com a chuva anual dos Lirídeos, cuja radiante situa-se na constelação de Lyra, com coordenadas em torno de ascensão reta 18h e declinação +34°. Portanto, o objeto deve ser classificado como um meteoro esporádico, e não como membro de uma chuva regular, como foi conjecturado na época.

Posição da radiante do "Grande Meteoro de 2012 no Brasil". Diagrama
gerado pelo atlas celeste "The Night Sky Atlas".

Grande Meteoro de 2012 no Brasil – Um Ano Depois: Posições do Objeto no Céu

Diagramas gerados com o software Skymap, mostrando as trajetórias aproximadas do meteoro de 20/04/2012 (hora de Brasília) nas localidades de Belo Horizonte e Campos dos Goytacazes. As trajetórias estão indicadas por setas. Os mapas apresentam o céu em coordenadas horizontais, com as estrelas posicionadas conforme visível às 23h30, para um observador olhando em direção ao zênite em cada localidade.

Trajetória do meteoro visto de Belo Horizonte. O tempo de trânsito
foi de 2s. O objeto foi visível ao  redor da direção leste.

Trajetória do meteoro visto de Campos dos Goytacazes. O tempo de trânsito
foi de 11s. O objeto foi visível entre, aproximadamente, as direções oeste-noroeste
e norte-noroeste. 

Grande Meteoro de 2012 no Brasil – Um Ano Depois: Localização dos Observadores

A determinação da trajetória e da órbita do Grande Meteoro de 2012 no Brasil foi baseada nos vídeos obtidos em Campos dos Goytacazes e Belo Horizonte (BH). Com o auxílio das informações disponíveis na lista "Bólidos" e no Google Earth, identifiquei com razoável exatidão a posição dos observadores (Figs. 1 e 2). Utilizei elementos fixos da paisagem, como prédios, postes e outras estruturas, para estimar a altura e o azimute do meteoro nas duas localidades.

Essas coordenadas horizontais foram convertidas em ascensão reta e declinação utilizando a planilha radcoord, desenvolvida por M. Langbroek em Excel. Para os cálculos, considerei que as observações foram simultâneas e ocorreram às 23h30 de 20/04/2012 (hora de Brasília).

Encontrei ainda quatro vídeos no YouTube que registram o meteoro, oriundos de Belo Horizonte, Campos, Ipatinga e Grande Vitória. No entanto, não consegui determinar o local exato de onde foram feitas as gravações de Ipatinga e Grande Vitória, apesar de ter tentado contato com os autores. Não obtive resposta.

Para a determinação dos parâmetros orbitais do meteoro, são necessários pelo menos dois pontos de observação com coordenadas conhecidas. Com os quatro vídeos, seria possível formar até seis combinações independentes de sítios de observação, o que permitiria, em princípio, um refinamento significativo da trajetória e da órbita do objeto.

Fig.1a - Um frame do filme de Campos. O meteoro é indicado pela seta
 branca.

Fig.1b - Local estimado de observação em 

Campos dos Goytacazes. Fonte: Google Earth - Street View

Fig.2a - Um frame do filme de BH. O meteoro é indicado pela seta
 branca.

Fig.2b - Local de observação em Belo Horizonte.
Fonte: Google Earth - Street View

Grande Meteoro de 2012 no Brasil – Um Ano Depois: Trajetória Atmosférica

A trajetória atmosférica do "Grande Meteoro de 2012 no Brasil", registrado por volta das 2h30min UTC de 21 de abril de 2012, foi calculada com base em registros em vídeo obtidos em Belo Horizonte (Minas Gerais) e Campos dos Goytacazes (Rio de Janeiro). A trajetória estimada apresenta boa concordância com os relatos de observadores, disponíveis em vídeos publicados no YouTube e na lista "Bólidos".

Os dados indicam que o objeto seguia uma órbita hiperbólica, com excentricidade estimada em 1,190, distância ao periélio de 1,005 unidades astronômicas (ua) e inclinação de 28,51 graus em relação à eclíptica. O periélio teria ocorrido aproximadamente às 9h46min UTC do mesmo dia, cerca de sete horas após a passagem do objeto pela Terra. Esses elementos orbitais sugerem que o meteoro não colidiu com o planeta, mas apenas cruzou sua atmosfera superior.

Trata-se, portanto, de um meteoro provavelmente do tipo Earth-grazing, que atravessou a alta atmosfera terrestre e retornou ao espaço. A altitude mínima registrada durante a fase atmosférica foi de aproximadamente 74,5 quilômetros, sobre o território de Minas Gerais.

Embora a excentricidade estimada indique uma órbita hiperbólica, é importante considerar que esse valor pode estar superestimado devido a incertezas na medição da velocidade inicial. Caso a órbita real seja ligeiramente elíptica, o meteoro seria compatível com a classe dos objetos Apollo, caracterizados por órbitas com semieixo maior superior a 1 ua e periélio próximo à órbita da Terra. Essa possibilidade não pode ser descartada com os dados atualmente disponíveis.

Os resultados deste estudo foram apresentados como parte da minha tese de doutorado na Universidade Federal da Bahia (UFBA).

Posições dos observadores visuais do meteoro de 21-04-2012 UT.
Fonte: Comentários do vídeo original de BH do "YouTube". A distância entre
 as cidades do Rio de Janeiro e São Paulo é de  358,1 km.

Trajetória do objeto sobre o mapa do Brasil do Google Earth. As marcas representam os
locais de observação em vídeo do meteoro em Minas Gerais e Rio de Janeiro, e o começo e fim dos registros em ambas localidades sobre a trajetória. O final da trajetória na Bahia é arbitrário. Presumo que o meteoro entrou em território baiano, pois existe um relato de observação em Feira de Santana.

Um ET em Salvador (?!?)

Vídeo do bizarro passeio de um barata-americana sobre o domo da minha câmera de detecção de meteoros. A data do registro esta na Hora de Brasília (UT-3h).

OVNIs em Salvador (?!?)

Vídeo de três objetos detectados no céu de Salvador (Bahia, Brasil) às 22:06, 22:24 e 23:09 do dia 24-03-2013 UT. Hipóteses:

1. Animais voadores? Improvável. Tenho diversos registros de corujas e morcegos. Nenhum desses animais reflete as luzes de iluminação pública de forma idêntica aos três objetos detectados.

2. Chuva de meteoros? Pouco provável. Os objetos possuem magnitudes muito parecidas entre si e são provavelmente mais brilhantes que o planeta Júpiter. A probabilidade de observar três meteoros com essa magnitude e de forma consecutiva é muito pequena. Além disso, a radiante da chuva se deslocaria algumas dezenas de graus, acompanhando a rotação da Terra, o que não foi observado.

3. Reentrada de lixo espacial? Pouco provável. Não havia previsão de reentrada naquela data sobre o Brasil. Todos os objetos vieram aproximadamente do mesmo ponto do céu, sugerindo uma origem comum. Estes objetos poderiam ser fragmentos de algum satélite. O intervalo de tempo entre a última e a primeira detecção é de quase uma hora, sugerindo uma distância de algumas dezenas de milhares de quilômetros ao longo da órbita desses hipotéticos fragmentos. Os fragmentos têm dimensões parecidas. Dados do radar NORAD sugerem que a maioria dos fragmentos de satélites possui dimensões centimétricas, o que sugere um pequeno brilho no céu. O aspecto curvilíneo das trajetórias pode ser associado a uma distorção óptica da lente da minha câmera de detecção de meteoros.

4. Fogos de Artifício? Mais provável. Vi alguns sendo lançados daquela direção alguns dias mais tarde.

Essa análise demonstra que nem sempre a hipótese mais sedutora é a mais razoável ou correta em ciência — essa é a base da ciência moderna.

A câmera que fez esses registros estava apontada para o sudoeste.

Os 55 meteoros de 2013

Processamento posicional, utilizando o software "UFOAnalyzer", dos 55 meteoros registrados em Salvador (Bahia, Brasil) entre 24 de janeiro e 17 de março de 2013 UT. Todos os objetos foram classificados como esporádicos, não estando associados a nenhuma chuva de meteoros conhecida.

Distribuição espacial dos meteoros com relação a posição geográfica
da câmera. Os traços representam as trajetórias atmosféricas dos meteoros
Nesta estimativa, o programa admitiu que os meteoros se tornam visíveis
em uma altitude de 100km. Como a câmera possui um campo de 82 graus e esta apontada para o
sudoeste isto gera um erro sistemático na quantidade de meteoros nesta direção.

Trajetórias aparentes do meteoros com relação ao polo sul celeste.

Raul Seixas encontra um meteorito no quintal de casa

O título desta postagem é, evidentemente, uma brincadeira com um episódio ocorrido em Salvador na semana passada. Um suposto meteorito teria caído no quintal da casa do Sr. Paulo Brito, morador do bairro de Água de Meninos, às 23h43 da chuvosa noite de 21 de fevereiro de 2013. Segundo o relato, o morador foi acordado por um forte estrondo e encontrou a rocha em um buraco com 23 centímetros de profundidade. Do interior da perfuração sairia uma densa fumaça colorida em tons de azul e rosa. A testemunha afirmou que o objeto ainda estava “quente”, a ponto de queimar suas mãos ao tocá-lo.

A rocha foi recolhida por uma equipe de um jornal local e levada ao Instituto de Geociências da UFBA. O colega Wilton de Carvalho realizou uma inspeção visual preliminar e concluiu que não se tratava de um meteorito. O objeto não apresentava crosta de fusão, característica típica de meteoritos resultante da entrada na atmosfera, e estava fortemente oxidado. Essa oxidação, no entanto, só ocorre após longa exposição ao oxigênio terrestre, o que é incompatível com os dois dias alegados de permanência no planeta.

Quando soube dessa história, no sábado, confesso que não levei muito a sério, por um motivo simples: minha câmera de monitoramento de meteoros não registrou qualquer flash ou superbólido durante toda a noite em questão. E eu moro a menos de dois quilômetros da residência do Sr. Paulo. Um evento desse tipo deveria ter produzido um clarão significativo, associado à fragmentação do meteoroide a dezenas de quilômetros de altitude. Mesmo que não ocorresse dentro do campo visual da câmera, um flash com magnitude comparável à da Lua cheia, cerca de –13, teria deixado algum registro, mesmo sob chuva.

Imagem do Sr. Brito com dois fragmentos do pseudo-meteorito.
Foto de Tânia Araújo (Agência "A Tarde")

Sr. Brito mostrando sua mão “queimada” pelo “meteorito”.
Foto de Fernando Vivas (Agência "A Tarde")

Aviso: As opiniões expressas neste blog são de responsabilidade exclusiva do autor. As críticas aqui apresentadas têm caráter opinativo, baseiam-se em fundamentos científicos e não se referem a indivíduos específicos, mas sim a ideias, conceitos e práticas públicas. Este espaço tem fins educativos e de divulgação científica.

Meteorito da Rússia

Fragmentos do asteróide que originou o meteoro da Rússia foram encontrados na superfície congelada do lago Cherbarkul. O meteorito foi classificado como um condrito ordinário. Pelo menos 10% da massa dos fragmentos é composta de ferro meteórico, olivina e sulfitos.

Foto de um dos fragmentos. Foto de Denis Panteleev
 (Via Wikipedia)