观看雨滴与小行星碰撞的现象 [慢动作视频]

当雨水落在你家后院的泥土上时，每个水滴内部都会发生复杂的变化。撞击的能量会引起“冲击压缩”、“快速颗粒流”和“毛细相互作用”等现象。更别提雷诺流体动力学了！

如果你不知道这些意味着什么，没关系，因为科学家刚刚找到了一种更简单的方法来模拟雨滴撞击。据明尼苏达大学的一组研究人员称，雨滴撞击与小行星撞击非常相似。为了找出这一点，研究人员使用高速摄影和激光来测量当水滴入一堆微小玻璃珠时会发生什么。

在上面的视频中，水滴缓慢撞击沙粒，水平散开并形成一个小坑。然后水滴回缩，带走一层颗粒，然后反弹回来。在更高的撞击速度下，水滴在表面散开得更多，带走更多的沙子，这增加了水滴的重量并降低了跳跃的高度。

增加撞击能量会导致水出现手指状突起。这些突起会吸收太多粒子，导致回缩过程中断；它不再形成完美的球体。

在非常高的冲击速度下，手指状的突起会扩散得更远，并吸收足够多的沙砾，使其不再反弹。

了解水滴如何与小颗粒相互作用非常重要，因为它可以帮助科学家了解和控制土壤侵蚀和滴灌效果等问题。雨滴坑也被用来推断 27 亿年前地球的空气密度。

尽管小行星比雨滴大一百万倍（也是由岩石构成），但它们在撞击过程中能量的分布方式以及由此形成的陨石坑的形状非常相似。例如，研究人员发现陨石坑的深度与直径的比例约为 0:20，这与在月球、火星和水星上观察到的简单陨石坑的情况完全一致。

虽然小行星数据正在帮助明尼苏达州的研究人员模拟水滴的动态，但作者认为水滴数据也可能有助于模拟小行星撞击。这是因为当小行星撞上行星等大型物体时，极端的热量和压力会使小行星液化或蒸发。

作者警告不要将这两种现象联系得太紧密，因为小行星的撞击能量比雨滴高出 18 个数量级，因此可能存在不同的物理过程。“尽管如此，”他们写道，“这两种过程之间的惊人相似性表明它们可能具有共同的机制，值得进一步研究。”