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 do meteoro na Bahia é baseada em dados públicos divulgados no site "Fireballs" da NASA CNEOS, utilizando sensores instalados em satélites em órbita da Terra.

Em 01:28:03 de 21-02-2018 UT, um grande meteoro explodiu a uma altitude de 31,5 km sobre o Oceano Atlântico, a aproximadamente 160 km da cidade de Salvador (Bahia). O meteoro possuía uma velocidade de 13,1 km/s e se deslocava praticamente ao longo da linha zênite-nadir. Ao explodir, o objeto liberou 0,22 kton de energia, o que corresponde a 1,5% da energia liberada pela explosão da bomba atômica de Hiroshima, mas sem a produção de raios-X, raios gama ou fluxo de partículas, como nêutrons. Com essa quantidade de energia, a massa do meteoroide era possivelmente de 11 toneladas, ou aproximadamente 1000 vezes menor que o famoso meteoro da Rússia de 2013. De acordo com a desaceleração do meteoro, estimada pela rede BRAMON a partir de dados de câmeras de segurança instaladas em Salvador, o objeto era de natureza rochosa. Considerando que o tipo mais comum de meteorito rochoso encontrado na superfície terrestre é o condrito ordinário, com uma densidade máxima de 3,84 g/cm³, o diâmetro do objeto seria de aproximadamente 1,8 metros.

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 mostrando um meteoro de magnitude aparente ~ -8 ou -10 registrado por uma câmera all sky instalada no perímetro urbano de Salvador, próximo ao Pelourinho. Este meteoro foi o mais brilhante detectado em dois anos de operação do instrumento.  Provavelmente, se tratou de um meteoro pertencente a chuva "Perséidas de Setembro". Observadores na Europa, reportaram um "outburst" desta chuva na noite da detecção deste objeto. Dada a curta duração do evento, o "outburst" não foi observado nos EUA. A câmera que registrou o meteoro estava apontada para a direção noroeste. O tempo apresentado corresponde a hora de Brasília (UT-3h). 

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" + 1 ano - "O que falta fazer?"

As análises apresentadas nesta sequência de postagens são baseadas nos dados obtidos em Belo Horizonte (BH) e Campos dos Goytacazes. A variação de altura do meteoro em BH é de 0,7 graus. Acredito que esta variação é da ordem do desvio estimado para este parâmetro. Isso implica num erro propagado expressivo na trajetória atmosférica e na órbita do meteoro, apesar da excelente concordância com relatos de testemunhas do evento (Fig.1). Para refinar estes parâmetros, a análise do vídeo da "Grande Vitória" é fundamental (Fig,2 e 3). Como já reportado anteriormente, não logrei sucesso no contato com o autor. Saber o local onde foi gravado o vídeo é importante, uma vez que o azimute e altura do meteoro podem variar de maneira significativa num deslocamento de algumas dezenas de quilômetros. A massa pré-atmosférica do objeto (e dos fragmentos) pode ser obtida a partir de sua magnitude absoluta. A magnitude absoluta de um meteoro é o brilho que o mesmo teria se fosse observado no zênite, em  uma altitude de 100km com relação a superfície terrestre. Para a determinação desta magnitude é necessário se efetuar calibração fotométrica usando-se como referência estrelas, planetas ou a Lua. No vídeo de Vitória são registrados dois objetos desconhecidos. Para a identificação dos objetos e cálculo da magnitude absoluta, novamente, é necessário saber onde o registro foi feito.

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" + 1 ano - "Radiante do Objeto"

Posição da radiante real do "Grande Meteoro" associada ao equinócio do ano 2000 (cruz). O meteoro surgiu na constelação de "Auriga" (Cocheiro). Isto implica que o objeto é um meteoro esporádico e não um membro da chuva anual dos Lirídios, como se conjecturou 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" + 1 ano - "Posições do Objeto no Céu"

Diagramas gerados pelo software "Skymap" mostrando as trajetórias aproximadas (setas) do meteoro de 20-04-2012 (Hora de Brasília), em Belo Horizonte e Campos dos Goytacazes. Os mapas estão com coordenadas no sistema horizontal. A posição das estrelas correspondem as 23:30 para um observador olhando o zênite em ambas localidades.

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" + 1 ano - "Localização dos Observadores"

A determinação da trajetória e órbita do "Grande Meteoro de 2012 no Brasil" foi baseada nos vídeos obtidos em Campos dos Goytacazes e Belo Horizonte (BH). Com as informações da lista "Bólidos" e do "Google Earth", fui capaz de identificar a posição dos observadores (Figs. 1 e 2) com razoável exatidão. Usando como referência prédios, postes etc., determinei a altura e o azimute do objeto no céu nas duas localidades. As coordenadas horizontais foram convertidas em ascensão reta e declinação com o uso da planilha Excel "radcoord", confeccionada por M. Langbroek. Admitiu-se que as observações foram simultâneas e ocorreram às 23h30 de 20/04/2012 (hora de Brasília). Encontrei quatro vídeos no YouTube registrando o meteoro (BH, Campos, Ipatinga e Grande Vitória). Não consegui descobrir o local exato onde foram obtidos os vídeos de "Grande Vitória" e Ipatinga, apesar de ter entrado em contato com seus autores. Não obtive resposta de ambos. Para a determinação dos parâmetros orbitais do meteoro, preciso de pelo menos dois observadores. Com os quatro vídeos, eu poderia ter seis combinações de sítios de observação, proporcionando, eventualmente, o refinamento da órbita e da trajetória do meteoro.

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" + 1 ano - "Trajetória Atmosférica"

Trajetória atmosférica calculada do "Grande Meteoro de 2012 no Brasil" de ~ 2:30 de 21-04-2012 UT, baseada nos registros em vídeo feitos em Belo Horizonte (BH, Minas Gerais) e Campos dos Goytacazes (Rio de Janeiro). A trajetória obtida é coerente com os relatos de observadores obtidos dos vídeos no "YouTube" e da lista "Bólidos". Os dados sugerem que meteoro possuía uma órbita hiperbólica com excentricidade 1,190, distância ao periélio de 1,005 UA, e inclinação de 28,51 graus com relação a eclíptica. O periélio ocorreu às 9:46 de 21-04-2012 UT ou algo como sete horas após o encontro com a Terra. O meteoro era provavelmente do tipo "Earth-grazing", o que sugere que o objeto cruzou a atmosfera terrestre e retornou ao espaço, e teve mínima altitude de 74,5 km sobre o estado de Minas Gerais durante a fase atmosférica.

O estudo desse meteoro foi publicado em minha tese de doutorado na 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 uma situação que ocorreu em Salvador na semana passada: um suposto meteorito teria caído no quintal da casa do Sr. Paulo Brito, morador de Água de Meninos, às 23:43 da chuvosa noite de 21-02-2013. A testemunha relatou que foi acordado por um forte estrondo e encontrou o aerólito em um buraco com 23 cm de profundidade. Esta perfuração emitia uma densa fumaça nas cores azul e rosa. Segundo a testemunha, o meteorito ainda estava "quente" e o calor emitido foi suficiente para queimar suas mãos. A rocha foi levada pela equipe de um jornal local para o Instituto de Geociências da UFBA. O colega Wilton de Carvalho realizou uma inspeção visual no objeto e constatou que não se tratava de um meteorito. O objeto não apresentava crosta de fusão, resultante da passagem do meteoróide pela atmosfera, e estava muito oxidado. A oxidação do ferro só ocorre após a exposição do meteorito ao oxigênio terrestre por um período muitíssimo superior aos dois dias alegados de sua estadia em nosso planeta. Quando soube dessa história no sábado, não levei muito a sério por um motivo simples: minha câmera de meteoros não registrou nenhum flash ou superbólido durante toda aquela noite. Moro a menos de dois quilômetros da casa do cidadão. Esse flash estaria associado a eventual fragmentação do meteoróide a algumas dezenas de quilômetros do local de impacto. Se o superbólido não tivesse entrado no campo de visão da câmera, um flash com uma magnitude da ordem do brilho da Lua cheia (~ -13) seria facilmente registrado, mesmo em uma noite chuvosa.

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")

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)