Ao entrar na atmosfera da Terra, uma rocha espacial não se desintegra completamente por combustão. Uma nova investigação analisou 75 eventos de queda de meteoritos registrados em imagens e vídeos, conseguindo mapear sete estágios distintos desse processo. Os cientistas concluíram que a fragmentação e o derretimento são cruciais tanto para a perda de massa quanto para a redução da velocidade das rochas até o impacto no solo.
De acordo com os achados, o material sofre diversas modificações enquanto atravessa camadas atmosféricas progressivamente mais densas. Inicialmente, a rocha começa a emitir luz, perde parte de sua massa, derrete, se quebra em fragmentos e, por fim, desacelera o suficiente para cessar a emissão luminosa. O ciclo se encerra quando os restos atingem o chão como meteoritos.
A primeira etapa ocorre nas altitudes mais elevadas da atmosfera, onde o ar já possui densidade suficiente para gerar uma onda de choque à frente do objeto. Os choques com as moléculas de ar aquecem tanto o corpo quanto o gás circundante, gerando o brilho conhecido como meteoro ou 'estrela cadente'. À medida que a rocha desce, o aumento da densidade atmosférica intensifica esse fenômeno.
Na segunda fase, alguns meteoros exibem variações periódicas no brilho, atribuídas à rotação do próprio objeto. Entre os casos examinados, aqueles que giravam mais velozmente completavam uma volta em intervalos de 0,5 a 5 segundos. Posteriormente, na terceira fase, o meteoro se transforma em uma esfera de fogo, momento em que o derretimento passa a ser o principal fator na diminuição da massa.
Cerca de 60 quilômetros acima da superfície, a rocha atinge a quarta fase, entrando em um estado de equilíbrio de fusão. Neste ponto, seu brilho se mantém constante ou cresce lentamente. Nesta fase, o objeto pode perder até 40% de sua massa unicamente devido ao derretimento causado pela penetração na atmosfera.
A quinta fase se inicia quando a pressão atmosférica aumenta o bastante para causar a ruptura da rocha. Os pesquisadores observaram que a fragmentação começa quando a pressão frontal atinge apenas cerca de um quinto da resistência registrada em meteoritos encontrados na Terra. O aquecimento e as fissuras acumuladas durante colisões prévias no espaço podem justificar essa menor resistência.
Quando separam-se pedaços da rocha, o objeto reduz seu tamanho e desacelera mais rapidamente. Se a seção traseira permanecer íntegra, ela gera uma zona de baixa pressão que auxilia na atração dos fragmentos menores. Como consequência, esses pedaços tendem a pousar em uma área restrita.
Na sexta fase, a parte posterior finalmente se rompe. Essa fragmentação provoca um lampejo final e projeta pedaços em velocidades relativas mais altas. Visto que a rocha já está mais lenta, esses clarões finais geralmente apresentam uma tonalidade avermelhada, distinta do verde visto anteriormente.
Na sétima fase, o derretimento e a fragmentação prosseguem até que os últimos vestígios reduzam sua velocidade a ponto de parar de brilhar. O derretimento cessa, formando-se uma fina crosta de fusão na superfície dos fragmentos. Após isso, o vento pode modificar a trajetória desses pedaços escurecidos antes que eles cheguem ao solo.
Os pesquisadores também utilizaram os 75 eventos analisados para comparar diferentes tipos de meteoritos e determinar as altitudes em que cada material percorre as sete fases. O estudo contribui, ainda, para entender o comportamento de rochas maiores, incluindo asteroides com potencial de explosão atmosférica. Segundo os especialistas, asteroides de até algumas dezenas de metros também podem ser compostos por rocha sólida e passar por processos análogos durante a entrada na atmosfera. O asteroide de aproximadamente 20 metros que explodiu sobre Chelyabinsk, na Rússia, em 2013, teria percorrido essas mesmas fases antes do evento de 'airburst'.