eftir Þorstein Sæmundsson

Inngangsorð

Stofninn í þessari samantekt var erindi sem höfundur flutti hjá Stjörnuskoðunarfélagi Seltjarnarness árið 1993. Talsvert efni hefur síðan tínst til. Við efnisöflun hefur aðallega verið stuðst við greinar í bókum og tímaritum. Nú orðið geta menn aflað margvíslegra upplýsinga um þetta efni á Veraldarvefnum. Rétt er þó að hafa í huga að óvissa ríkir um margt sem snertir loftsteina, og því er nauðsynlegt að rýna vel í heimildir.

Söguleg upprifjun

Frásagnir af loftsteinum og halastjörnum er að finna í fornum ritum. Þær elstu eru frá Austurlöndum fjær, Kína, Japan og Kóreu, mörgum öldum fyrir Krists burð. Gríski heimspekingurinn Aristóteles sem uppi var á 4. öld f. Kr. greindi frá því, að árið 467 f.Kr. að núgildandi tímatali hefði loftsteinn á stærð við vagnhlass fallið í Þrakíu, vestan Hellespontus (Dardanellasunds). Aristóteles var ekki trúaður á að steinar gætu fallið af himnum ofan nema þeir hefðu áður lyfst frá jörðu í miklu hvassviðri. Erlenda heitið á loftsteini, meteor, er komið úr grísku og merkir fyrirbæri sem er í andrúmsloftinu, en tilheyrir ekki stjörnuhimninum. Segja má að íslenska heitið, loftsteinn, hafi svipaða merkingu. Þótt flestir fylgdu kenningu Aristotelesar, sem hann setti fram riti sínu Meteorologica, voru þeir til sem álitu að loftsteinar væru lengra að komnir. Sú skoðun fékk ekki haldbæran rökstuðning fyrr en Englendingnum Edmond Halley tókst árið 1676 að reikna út hraða loftsteins með samanburði á athugunum frá fleiri en einum stað. Halley komst að þeirri niðurstöðu að hraðinn væri margfalt meiri en hraði hluta vegna snúnings jarðar, og hann velti því fyrir sér hvort brautarhraði jarðarinnar um sólu kæmi þarna við sögu. Síðar reiknaði Halley út hæð loftsteins frá jörðu eftir athugunum sjónarvotta. Útkoman var 80 kílómetrar, sem Halley taldi ósennilegt því að lofthjúpur jarðar gæti ekki náð svo hátt.

Þýski eðlisfræðingurinn Ernst Chladni ritaði grein árið 1794 þar sem hann fjallaði um járnsteina sem fundist höfðu í Síberíu og víðar. Dró hann þá ályktun að þessir steinar hlytu að hafa komið utan úr geimnum. Þótt fáir yrðu til að trúa þessu í fyrstu, náði hugmyndin smám saman fylgi. Fyrsta skipulagða tilraunin til að mæla hæð loftsteina var framkvæmd af tveimur þýskum námsmönnum, Brandes og Benzenberg árið 1798. Þeir  fengu meðalhæðina 90 km.

Nokkur fræg dæmi eru um loftsteina sem fallið hafa á jörð. Árið 1803 rigndi þúsundum steina á 30 ferkílómetra svæði umhverfis bæinn Laigle (nú L'Aigle), 140 km frá París. Franski vísindamaðurinn Jean-Baptiste Biot, sem sendur var á staðinn, komst að þeirri niðurstöðu að steinarnir hlytu að vera utan úr geimnum. Hann fann þó ekkert til stuðnings þeirri kenningu sem hann og fleiri höfðu aðhyllst, að loftsteinar væru upprunnir í eldgosum á tunglinu. Að þeir kæmu lengra að var ekki almennt viðurkennt fyrr en seint á 19. öld eftir að menn höfðu uppgötvað að skæðadrífur loftsteina tengdust halastjörnum.

Ljósmyndun loftsteina í rannsóknarskyni hófst árið 1886 með uppsetningu myndavéla í Prag og Dresden. Á seinni árum hefur stundum verið komið upp neti myndavéla til að fylgjast með björtum loftsteinum og leitast við að finna þá sem falla til jarðar.

Aðfall efnis til jarðar

Venjulega sjást  fáein stjörnuhröp á klukkustund, en í drífum getur fjöldinn margfaldast. Að degi til er unnt að fylgjast með stjörnuhröpum í ratsjá því að þau skilja eftir sig skammvinna, rafaða slóð í háloftunum. Ratsjármælingar sem hófust eftir seinni heimstyrjöld hafa aukið gríðarlega við þekkingu manna á brautum loftsteina. Með þeim er hægt að greina feril loftsteina sem eru innan við millimetra í þvermál.

Loftsteinar koma oftast í ljós við 80-120 km hæð og hverfa í 60-90 km hæð. Svonefnd silfurský sem sjást nálægt 80 km hæð eru talin mynduð úr hrímuðu loftsteinaryki.

 

Myndin sýnir silfurský eftir loftstein sem sást frá Íslandi í ágúst 1976. Fleiri myndir eru hér:

http://www.almanak.hi.is/viga76.html

Einstaka loftsteinn sést niður í 20 km hæð eða svo. Steinarnir komast lengst niður ef þeir fara hægt,  koma inn nærri láréttu, eru massamiklir og eðlisþungir.  Hraði loftsteina þegar þeir koma inn í lofthjúp jarðar er frá 11 km/s upp í 72 km/s eða svo. Þessi hraðamörk miðast annars vegar við fallhraða steins sem hefur svo til engan upphafshraða miðað við jörð, en hins vegar stein sem nálgast sól úr óendanlegri fjarlægð og mætir jörðinni úr þeirri átt sem hún sjálf hreyfist í. Steinar hafa mælst á heldur meiri hraða en 72 km/s, sem merkir að braut þeirra hefur verið gleiðbogabraut, þ.e. ekki lokuð braut um sólina. Þetta sannar að vísu ekki að þessir steinar hafi komið utan úr geimnum handan sólkerfisins. Hugsanlegt er að þeir hafi dreifst frá halastjörnum og við það fengið lausnarhraða frá sólkerfinu.  Nýlegar mælingar virðast þó sýna að steinar með yfirhraða komi einkum úr ákveðnum áttum miðað við fastastjörnurnar, sem bendir til þess að uppruni þeirra kunni að vera utan sólkerfisins.

Það er tiltölulega auðvelt að ákvarða brautir þeirra loftsteina sem valda loftsteinadrífum. Hver drífa er bundin við tilteknar dagsetningar sem segja til um það hvar jörðin mætir drífunni á árgöngu sinni um sólina. Geislapunktur drífunnar segir svo til um stefnuna sem steinarnir koma úr. Öðru máli gegnir um staka lofsteina þótt bjartir séu sem birtast óvænt á himni. Það er aðeins í tiltölulega fáum tilvikum sem tekist hefur að ákvarða brautir þessara steina. En oftar en ekki tengjast þeir brautum þekktra  smástirna fremur en halastjarna.   

Hversu stór steinn þarf að vera til þess að brot úr honum nái til jarðar er mjög umdeilt. Ágiskanir ná frá steinum á stærð við fótbolta upp í steina yfir 20 metra í þvermál. Stórir steinar, upp í nokkur tonn, brotna yfirleitt á leiðinni niður, nema þeir séu úr járni. Brotin lenda á jörðu með hraða sem er aðeins 100 m/s eða svo (300-400 km/klst.). Vegna loftmótstöðunnar missa steinarnir mesta hraðann og falla síðasta spölinn eins og þeim hefði verið fleygt úr flugvél. Þeir eru þá hættir að glóa og eru í mesta lagi volgir viðkomu þegar þeir ná til jarðar. Dæmi eru um að nýfallnir steinar hafi verið hrímaðir af  kulda. Steinar yfir 10 tonn lenda með meiri hraða, án þess þó að glóa í lendingu, og þeir allra stærstu láta gufuhvolfið ekki hindra för sína. Steinar sem eru margir metrar í þvermál komast alla leið til jarðar án þess að verulega dragi úr ferðinni og mynda stóra gíga.

Eðliseiginleikar loftsteina

Þeir loftsteinar sem fundist hafa á jörðu niðri greinast í stórum dráttum í flokka sem hér segir:

1) Bergsteinar. Þeir eru 94% allra loftsteina. Þeir skiptast í tvo undirflokka:

   (a) Grjónsteinar (kondrítar) eru um 86% af heildinni. Grjónur eru silíkatkúlur, sennilega myndaðar við upphaf sólkerfisins og hafa ekki ummyndast síðan. Eðlisþyngd grjónsteina er frá 2,1 til 3,7, en meðalgildið er 3,3. Í sumum þeirra, svonefndum kolefnisgrjónsteinum, er allt að 2% kolefni og um 10% vatn. Þeir eru léttastir grjónsteina; eðlisþyngdin er að meðaltali 2,2.  Kolefnisgrjónsteinar bera í sér mörg þau efni sem þarf til lífs á jörðu, t.d. amínósýrur, en þær hafa þó aðra ljóseiginleika en þær jarðnesku og bera ekki vott um myndun lífs utan jarðar.
   (b) Grjónleysingjar (akondrítar) eru um 8% af heildinni. Þeir líkjast jarðbergi eins og basalti. Eðlisþyngd þeirra er nálægt 3,0.

2) Járnsteinar. Um 5% loftsteina eru járnsteinar, nánar tiltekið nikuljárnsteinar: 90% járn og 9% nikull. Eðlisþyngd þessara steina er á bilinu 7,5-8. Járnsteinarnir eru tiltölulega auðfundnir vegna útlitsins, því að þeir skera sig úr öðru grjóti. Þyngsti loftsteinn sem fundist hefur er járnsteinn. Hann vegur um 60 tonn og er í SV-Afríku (við Hoba West, sjá mynd neðar).

3) Milligerðarsteinar. Um 1% loftsteina eru af milligerð járn- og bergsteina. Eðlisþyngd þeirra er um 4,5.

Þessi hlutföll flokkanna segja ekkert um eðli þeirra steina sem ná ekki til jarðar. Samkvæmt útreikningum virðist eðlisþyngd steina í Persítadrífunni, til dæmis, vera mun lægri en þær tölur sem að ofan greinir, eða um 0,6. Í svonefndum rykboltum er talið að eðlisþyngdin sé aðeins 0,05.  Tímaritið Sky & Telescope, októberhefti 1966, greindi frá mælingum á örsmáum loftsteinum með örmælivog (míkróvog). Næmni vogarinnar var 10^-10 g. Einn Persítanna reyndist vega 5-10^-7 g og hafa eðlisþyngdina 7,7.  Nokkrir  Geminítar höfðu eðlisþyngd frá 2,0 til 2,6.

Heildarfjöldi loftsteina sem fundist hafa er yfir 30 þúsund. Nær allir eru taldir vera úr smástirnabeltinu milli brauta Mars og Júpíters, og eftir áhrifum geimgeisla að dæma hafa þeir verið á sveimi í geimnum allt frá hundrað þúsund árum upp í hundrað milljón ár. Bergsteinarnir hafa yfirleitt verið skemur á ferð en milligerðarsteinar og hafa ef til vill myndast við innbyrðis árekstra smástirna. Elstu agnir í loftsteinum eru  nær 4,6 milljarða ára gamlar og eru því jafngamlir sólkerfinu. Í tímaritinu Astronomy & Geophysics, desemberhefti 2003, segir að af þeim loftsteinum sem fundist hafi séu nær 30 örugglega frá tunglinu og 37 frá Mars. Þessir steinar hafa væntanlega slöngvast út í geiminn við meiri háttar árekstra einhvern tíma í fortíðinni. Nokkrir loftsteinar virðast hafa komið frá smástirninu Vestu og bera vott um eldvirkni snemma á þróunarferli smástirnisins.

Loftsteinar hafa aldrei fundist á Íslandi. Ástæðan mun vera sú að þeir eru yfirleitt dökkir að lit og stinga ekki í stúf við íslenskt berg. Árið 1961 var sagt í fréttum frá steini sem átti að hafa lent á síldartunnu á Siglufirði. Steinn þessi var 2 cm í þvermál. Hann var sendur til rannsóknar, en reyndist ekki vera loftsteinn heldur  bræðingur úr jarðnesku grjóti og ryði.

Stærð og birta loftsteina

Oft er spurt um stærð áberandi loftsteina, svonefndra vígahnatta (e. fireballs, bolides), sem vekja athygli almennings. Slíkri spurningu er erfitt að svara. Flestir vígahnettir brenna upp án þess að brot úr þeim nái til jarðar, og margt bendir til að þeir séu oft mjög lausir í sér,  jafnvel eins konar rykboltar, og ólíkir þeim loftsteinum sem fundist hafa á jörðu niðri. Birtan ætti að vera í réttu hlutfalli við massann en vaxa með hraðanum í þriðja veldi (að minnsta kosti) svo að ekki er beint samband milli massa loftsteins og birtunnar sem hann ber. Samanburður heimilda bendir til þess að birta dæmigerðs loftsteins gæti fylgt formúlunni

                                            M = 27 - 2,5 ∙ log (m ∙ v³)

þar sem M er birtustig loftsteinsins í viðmiðunarstöðu (beint yfir athuganda í 100 km hæð), m er massinn í kg og v hraðinn í m/s. Tíu gramma steinn gæti samkvæmt formúlunni gefið birtu á við Júpíter eða jafnvel Venus. Ef hraðinn væri 40 km/s myndi hreyfiorka þessa litla steins vera á við 15 fólksbíla á 100 km hraða. Slíkur steinn gæti verið um 2 cm í þvermál. Til að loftsteinn lýsi eins og fullt tungl þyrfti um 100 kg samkvæmt formúlunni (miðað við hraðann 40 km/s). Sá gæti verið allt að 1/2 m í þvermál, en það fer vitaskuld eftir eðlisþyngdinni. Birta loftsteina fer líka eftir því hvar á himninum þeir sjást. Ef þeir eru beint uppi yfir athugandanum eru þeir að jafnaði nær og því bjartari en ef þeir sjást lágt á lofti.

Stjörnuhröp eru fjórum sinnum algengari að morgni en að kvöldi vegna þess að þá koma steinarnir framan að jörðinni á brautargöngu hennar um sólina, falla með meiri hraða og verða bjartari.

Varasamir smásteinar

Geimagnir (míkrómeteorítar) kallast steinar innan við 0,1 mm í þvermál. Þær komast óskemmdar gegnum gufuhvolfið því að þær geisla hitanum svo hratt frá sér að þær brenna ekki upp. Stærri steinar sjást sem stjörnuhröp; þeir björtustu eru kallaðir vígahnettir eins og fyrr segir. Þess var áður getið að brautir stakra loftsteina benda til þess að þeir komi tíðast úr smástirnabeltinu. Það kemur því á óvart að mælingar úr geimflaugum leiða í ljós að geimagnir eru ekki miklu fleiri í smástirnabeltinu en annars staðar.

Árekstur geimfars við örsmáan geimstein getur valdið miklu tjóni. Tökum sem dæmi stein sem er 1 mm í þvermál og hefur sömu eðlisþyngd og vatn (1,0). Massi þessa steinkorns væri minni en þúsundasti hluti úr grammi. En ef hraðinn væri 70 km/sek (sem svarar til hraða steina í Leonítadrífunni) myndi orka þessa litla korns jafngilda orku 1 kg steins sem færi með hraðanum 180 km á klukkustund. Dæmi eru um að loftsteinar hafi valdið skemmdum á geimflaug, gervitungli eða Alþjóðlegu geimstöðinni. Sem stendur hafa menn þó meiri áhyggjur af sífjölgandi brotum úr manngerðum hlutum ("geimrusli")  sem eru á braut um jörðu.

Þyngd og orka stórra loftsteina

Loftsteinar mæta jörð með hraðanum 11-72 km/sek eins og fyrr segir. Meðalhraðinn er um 20 km/s. Munurinn á mesta og minnsta hraða svarar til fertugfalds munar í orku.

Hér eru nokkrar tölur um þyngd og orku loftsteina eftir þvermáli. Miðað er við hraðann 20 km/s og bergstein með eðlisþyngd 3,3.

1 m  í þvermál - 2 tonn að þyngd - 80 tonn af TNT
10 m  í þvermál - 2000 tonn að þyngd - 80 kílótonn af TNT
100 m í þvermál - 2 milljón tonn að þyngd - 80 megatonn af TNT

	Loftsteinninn sem fannst við Hoba West í SV-Afríku (nú Namibíu) árið 1920. Hann vegur um 60 tonn og er stærsti loftsteinn sem vitað er um. Myndin er frá árinu 1929, tekin áður en steinninn var grafinn upp og hafður til sýnis (sjá næstu mynd)
	Hoba West loftsteinninn sem nú er til sýnis  á upprunalegum fundarstað
	Ahnighito loftsteinninn sem fannst á Norður-Grænlandi árið 1894 og gengur næst Hoba West steininum að stærð, 34 tonn að þyngd. Nafnið er úr máli Inúíta og merkir "tjaldið"
	Gobi loftsteinninn, sá þriðji stærsti í heimi. Féll í Gobi eyðimörkinni í Kína á forsögulegum tíma. Hann vegur um 33 tonn.
	Willamette steinninn, kenndur við dal í Oregonfylki. Hann vegur 14 tonn og er stærsti loftsteinn sem fundist hefur í Bandaríkjunum. Hann hefur líklega fallið Kanadamegin við landamærin en flust suður  með jöklum. Myndin er gömul. Nú fá safngestir ekki lengur að snerta steininn.

Fjöldi vígahnatta

Skiptar skoðanir eru um það hve margir vígahnettir blossa upp daglega yfir jörðinni allri. Fyrrum var talið að þeir skiptu hundruðum, en nú hallast menn að því að talan gæti verið mun hærri. Er það vegna ljósmynda frá gervitunglum sem hafa sýnt mun fleiri blossa en búist var við. Sumir vígahnettir fylgja loftsteinadrífum. Talið er að nokkrir tugir steina nái til jarðar á degi hverjum, en fáir á stöðum þar sem líklegt er að þeir finnist, og margir lenda að sjálfsögðu í sæ. Í heildina hafa tugþúsundir loftsteina fundist. Eru þá  talin sem einn steinn mörg brot úr sama loftsteini.

Það fer mjög eftir eðliseiginleikum loftsteins, stefnu hans og hraða hvort eitthvað af honum nær til jarðar. Talið er að steinar undir 50-70 cm þvermáls eyðist venjulega í efri loftlögum. Steinar sem eru nokkrir metrar í þvermál geta sprungið hátt í lofti án þess að valda tjóni.

Risasteinar

Mjög stórir loftsteinar hafa lent á jörðinni á forsögulegum tíma, en veðrun hefur máð út ummerki eftir þá að mestu leyti. Frægastur mun vera steinn sem lenti á Yukatan skaga í Mexíkó fyrir 65 milljón árum og átti hugsanlega þátt í að útrýma risaeðlunum. Gígurinn sem hann skildi eftir sig og kenndur er við bæinn Chicxulub, var um 180 km í þvermál og 20 km á dýpt, en útlínur hans hafa máðst með tímanum. Til að mynda slíkan gíg hefði þurft sprengiorku á bilinu 100-1000 teratonn (1 teratonn = milljón megatonn). Líklegt er að steinninn sem þarna féll hafi verið a.m.k.10 km í þvermál. Hugsanlega var þetta kjarni úr halastjörnu. Áreksturinn hefur líklega valdið10 km hárri flóðbylgju. Í 1500 km fjarlægð myndi slík bylgja enn vera 500 metra há. Annar árekstur, enn stærri, kann að hafa átt sér stað fyrir 250 milljón árum, í lok Perm tímabilsins.

Frægur er Barringer gígurinn í Arizona í Bandaríkjunum (sjá myndina hér fyrir ofan). Sá gígur hefur varðveist betur en flestir aðrir og dregur að sér ferðamenn. Hann er um 1200 metrar í þvermál og myndaðist við fall járnsteins fyrir 50 þúsund árum. Næststærsti gígur eftir loftstein sem greinilega sést er Wolfs Creek gígurinn í Ástralíu. Hann er 900 metrar í þvermál og 300 þúsund ára gamall. Mynd af honum er hér fyrir neðan. 

Stærsti gígur í Bandaríkjunum eftir loftstein fannst árið 1996. Hann er nálægt Norfolk (Chesapeake Bay) og er 90 km í þvermál. Aldur hans er 35 milljón ár.  Annar minni gígur frá sama tíma er norðar á ströndinni nærri Atlantic City. Hann er um 20 km í þvermál. Í Kanada er gígur 26 km í þvermál. Um 130 loftsteinagígar eru þekktir um alla jörð. Á jörðinni eru fornir gígar eftir loftsteina oftast óglöggir vegna veðrunar. Öðru máli gegnir um gíga sem orðið hafa til við árekstra á aðra himinhnetti þar sem veðrunar gætir lítt eða ekki. Þetta sést vel á myndunum hér fyrir neðan.

Menn hafa reynt að meta tíðni og áhrif loftsteina eftir stærð þeirra, en hraði og efnasamsetning skiptir líka miklu máli. Eftirfarandi tafla gefur hugmynd um niðurstöðurnar, en hafa ber í huga að óvissan er mikil.

Þvermál   Tíðni          Orka             Gígur         Afleiðingar 
30 km      10⁹ ár        10⁹ Mt.       300 km      Nær algjör útrýming lífs
10 km       l0⁸ ár        10⁸ Mt.       200 km       Stórfelld eyðing lífs
1 km        10⁶ ár        10⁵ Mt.        10 km       Ógn við siðmenningu
100 m      10⁴ ár        100 Mt.          1 km      Eyðing á svæði af héraðsstærð
20 m       100 ár          1  Mt.        200 m       Eyðing á svæði af borgarstærð

Samkvæmt þessu ættu líkurnar á steini sem gæti ógnað siðmenningunni vera 1:15000 á 70 ára mannsævi. Ýmsir álíta hættuna jafnvel meiri en þetta.

Útreikningar benda til þess að steinn sem væri 200 metrar í þvermál og lenti í djúpu hafi á hraðanum 50 km/s myndi valda gusu sem risi í 35 km hæð á 40 sekúndum. Flóðbylgjan myndi vera yfir 100 metra há þegar hún næði til meginlandanna nokkrum klukkustundum síðar. Flóðbylgjur eru ein mesta hættan af árekstrum loftsteina við jörð. Steinn sem væri nokkrir metrar í þvermál gæti valdið fljóðbylgju á við mestu jarðskjálfta. Hraða bylgjunnar svipar til hraða farþegaflugvélar.

Sennilegt er að nokkur þúsund smástirni sem eru 1 km í þvermál eða stærri gangi eftir brautum sem skera braut jarðar um sólu. Aðeins 150 slík eru þekkt. Giskað er á að minni smástirni, frá 1 km niður í 100 metra í þvermál, skipti hundruðum þúsunda, en menn þekkja svo til engin þeirra því að erfitt er að finna geimsteina af þessari stærð.

Tunguska steinninn

Loftsteinninn sem féll nálægt ánni Tunguska í Síberíu hinn 30. júní 1908 er án efa stærsti loftsteinn sem fallið hefur á sögulegum tíma. Hann hefur valdið vísindamönnum miklum heilabrotum, og fjölmargar greinar hafa verið skrifaðar um hann. Honum er lýst þannig að hann hafi verið nærri því eins bjartur og sólin, en næsta vitni sem vitað er um var í 110 km fjarlægð. Sprengingin kom fram á jarðskjálftamælum um alla Asíu og Evrópu, og loftþrýstibylgjan fór tvisvar umhverfis jörðina, að því er mælitæki sýndu. Rúður brotnuðu í 80 km fjarlægð. Fimm þúsund ferkílómetrar skóglendis gjöreyddust (80 milljón tré).
Þetta var á mjög afskekktum stað, og þrettán ár liðu þar til vísindaleg rannsókn fór fram. Meðfylgjandi mynd mun vera tekin í fyrsta leiðangrinum sem komst á staðinn. Leiðangursstjóri var Leonid Kulik.

Fallin tré báru merki um mikinn hita. Þrjár eða fjórar drunur heyrðust allt upp í 1000 km fjarlægð. Silfurský mynduðust nálægt 85 km hæð og afarfögur skrautlýsing ("dögun í myrkri") sást á himni  í fjarlægum löndum eins og Spáni og Skandinavíu. Engin loftsteinabrot fundust við fyrstu leit, en síðar fundust örsmáar málm- og glerkúlur, brot úr millimetra í þvermál. Um tíma var talið að kjarni lítillar halastjörnu hefði lent á jörðinni, en nú hallast menn að því að þarna hafi smástirni verið á ferð. Steinninn virðist hafa haldist í heilu lagi niður í 8,5 km hæð. Af eyðileggingunni sem hann olli hafa menn dregið þá ályktun að sprengiorkan hafi verið a.m.k. 10 megatonn, jafnvel allt að 40 Mt. Um stærðina  ríkir mikil óvissa. Ágiskanir um þvermál steinsins eru breytilegar frá 30 upp í 80 metra og áætlaður massi frá 50 þúsund tonnum upp í milljónir tonna. Séu hærri tölurnar nærri lagi verður illskiljanlegt að svo lítið af efninu hafi skilað sér til jarðar. Svo virðist sem stórir steinar geti haldið ferðinni nær óhindrað þar til gufuhvolfið myndar eins konar vegg og tvístrar þeim. Líklegt er að Tunguska steinninn hafi verið bergsteinn, því að járnsteinn hefði áreiðanlega náð til jarðar.

Af öðrum tilgátum má nefna þá hugmynd  að halastjarna hafi farið gegnum lofthjúp jarðar og út úr honum aftur. Leifarnar séu nú smástirnið 2005NB56 sem er 170 m í þvermál og gengur um sól á 769 dögum. Lítið brot af halastjörnunni hafi sprungið í 5-10 km hæð. (Tímaritið Spaceflight, októberhefti 2009.)

 Loks má geta um þá kenningu að þetta hafi alls ekki verið loftsteinn heldur gassprenging (metangas), en fáir aðhyllast þá skoðun. 

Talið er að sundurlaus halastjörnubrot (ís) geti sprungið marga tugi kílómetra yfir jörðu án þess að valda nokkrum skaða. Gervitungl bandaríska hersins hafa  að sögn séð fjölda slíkra sprenginga undanfarna áratugi. (Tímaritið Skeptical Inquirer, 2004.)

Síðari tíma frásagnir af loftsteinum

Loftsteinn sem féll í Austur-Síberíu 12. febrúar 1947 var geysibjartur að sögn sjónarvotta. Járnsteinum rigndi yfir margra ferkílómetra svæði. Steinarnir voru allt upp í 50 kg að þyngd. Gígar upp í 40 m í þvermál mynduðust, og tré fuku um koll á stóru svæði.

Árið 1965 sást mikill vígahnöttur yfir S-Englandi og steinum rigndi yfir bæinn Barwell. Vígahnettinum var lýst þannig að hann hefði verið bjartur sem sól. Samtals fundust 50 kg af steinum. Einn þeirra lenti á húsi.

Hinn 3. janúar 1970 lenti loftsteinn nálægt Lost City, smábyggð í Oklahoma í Bandaríkjunum. Þetta var fyrsti loftsteinn sem fannst á jörðu eftir ljósmyndum sem teknar voru af fallinu, og eitt af örfáum dæmum um það að unnt hafi verið að reikna út braut steins eftir að hann féll. Ljósmyndirnar voru teknar með myndavélum sem Smithson stjarneðlisfræðistöðin starfrækti frá 1962 til 1975 í þeim tilgangi að leita uppi loftsteina. Aðeins tókst að finna þennan eina stein af öllum þeim sem fram komu á myndunum, og var ályktað að hinir hefðu eyðst í háloftunum. Steinninn kom inn í gufuhvolf jarðar á hraðanum 14 km/s og sást fyrst í 86 km hæð. Þegar hann hvarf  var hann kominn niður í 19,5 km hæð og hraðinn var þá  aðeins 3,5 km/s.  Báðar tölurnar (hæð og hraði) voru lágmarksmet á þeim  tíma Stærsti steinninn sem fannst var 10 kg, en samanlagður massi brotanna var 17 kg. Birtustig vígahnattarins var -12, næstum eins og birta fullt tungls. Drunur heyrðust langar leiðir. Steinninn fylgdi braut sem lá út fyrir braut reikistjörnunnar Mars. Upphaflegur massi var áætlaður 100-500 kg.

Um sextíu dæmi eru þekkt á síðustu 200 árum um að loftsteinar hafi lent á húsum. Tveir þessara steina lentu í sama þorpinu í Bandaríkjunum (Wethersfield í Connecticut) með ellefu ára millibili (1971 og 1982). Seinni loftsteinninn sást sem bjartur vígahnöttur, og fannst 3 kg brot úr honum.

Loftsteinn sem kenndur er við Grand Teton þjóðgarðinn í Bandaríkjunum (þar sem þessi ljósmynd var tekin) sást fara yfir Bandaríkin og Kanada að degi til hinn 10. ágúst 1972. Það sérstæða við þann loftstein var að hann  komst niður í 58 kílómetra hæð en fór síðan aftur út úr gufuhvolfinu. Hann sást fara 1500 kílómetra leið á 100 sekúndum og drunur heyrðust miðsvæðis á þeirri leið. Hraði steinsins var 15 km/s, en brautarhraði hans utan jarðar reiknaðist 35 km/s. Steinninn var margfalt bjartari en fullt tungl og hefur sennilega verið tugir metra í þvermál.
 

Ekkert öruggt dæmi finnst um það að maður hafi látið lífið af völdum loftsteins þótt stundum hafi legið nærri og fólk slasast. Líklegt er að einhverjir hafi farist þegar Tunguska steinninn féll, en staðurinn var svo afskekktur að frásagnir eru óljósar. Ein sagan segir að  hreindýrahirðir í 30 km fjarlægð hafi slasast og látist af sárum sínum. Hinn 20. maí árið 1900 féll loftsteinn nálægt Umeå í Svíþjóð. Slasaður maður fannst 50 metra frá staðnum, og lést hann tveimur dögum síðar, hugsanlega af völdum steinsins. (Heimild: "Listening to Meteors" eftir Ludwik Liszka, apríl 2008). Árið 1954 varð kona í Alabama í Bandaríkjunum  fyrir loftsteini sem kom gegnum þakið á húsi og meiddi hana illa á handlegg og fæti. Nokkrar frásagnir eru af því að loftsteinn hafi drepið húsdýr, en sjaldan hefur tekist að fá það örugglega staðfest.

Einn stærsti loftsteinn síðari ára féll í Turkmenistan 20. júní 1998 (Sky&Telescope, des. 1998). Hann vóg 830 kg, var 80 cm að lengd, og er þriðji stærsti loftsteinn úr berggrýti sem fundist hefur. Hann sást sem vígahnöttur að degi til og myndaði gíg sem var 6 metrar í þvermál og 4 m á dýpt. Það telst óvenjulegt, því að flestir þekktir gígar eru eftir járnsteina.

Geysibjartur vígahnöttur sást í Kanada 18. janúar árið 2000, og brot úr honum féllu á ísilagt vatn. Áætlaður þungi hans (utan jarðar) var 200 tonn. Þessi steinn var af grjónagerð (kondrít).

New Scientist 2. febrúar 2008 sagði frá loftsteini sem féll í Perú árið 2007 og skildi eftir sig gíg, tveggja metra djúpan og 13 metra í þvermál. Áætlað er að steinninn hafi verið milli 0,5 og 2 m í þvermál og af grjónagerð. Áður var talið óhugsandi að svo litlir grjónsteinar næðu til jarðar. 

Hinn 7. október 2008 féll loftsteinn í Núbíueyðimörkinni í Súdan. Þetta var í fyrsta skipti sem loftsteinn sást áður en hann rakst á jörðina. Finnandinn var Bandaríkjamaðurinn Richard Kowalski sem vann við rannsóknir með sjónauka á  Lemmonfjalli í Arizona. Steinninn sást 20 klukkustundum áður en hann féll til jarðar. Á þeim stutta tíma tókst stjörnufræðingum og áhugamönnum að ljósmynda hann mörg hundruð sinnum. Áætlað þvermál steinsins var 2-5 metrar. Ekki er vitað um neinn sem sá blossann nálægt staðnum þar sem hann féll, en blossinn kom fram á mynd evrópska gervitungslins Meteosat og sást úr flugvél í 1400 km fjarlægð. Á vefmyndavél sást hvernig hann lýsti upp jörð í 700 km fjarlægð.. Mynd náðist af slóðinni sem lýst var upp af sól. Nokkur kg af brotum fundust á svæðinu, og reyndust þau vera af sjaldgæfri bergtegund (úreílít). Steinninn kom úr vestri undir 19° horni á litlum hraða (13 km/s). Áætluð sprengiorka var 1-2 kílótonn af TNT, metið eftir lágtíðnihljóðbylgjum sem fram komu á mælum í Kenía.  Í tímariti Breska stjörnufræðifélagsins (hér eftir skammstafað JBAA), októberhefti 2009, segir að fjölmiðlar hafi veitt þessu takmarkaða athygli því að þeir hafi verið svo uppteknir af hruni íslensku bankanna! Myndin hér fyrir neðan sýnir brot úr steininum.

Annað dæmi var loftsteinn sem féll 2. janúar 2014. Frá honum er sagt í sama tímariti (JBAA). Finnandinn var hinn sami og áður, Richard Kowalski í Arizona. Á myndum sem hann tók 1. janúar sást smástirni sem fékk nafnið 2014 AA. Þá varð jafnframt ljóst að smástirni þetta myndi hafa rekist á jörðina sjö stundum áður en myndirnar voru skoðaðar. Talið er að steinninn hafi komið inn í gufuhvolfið yfir í Atlantshafi um 3000 km austur af Karakas í Venesúela. Hann hefur líklega verið 1-3 m í þvermál og hefur sennilega sundrast hátt yfir jörðu. Engin frásögn er af því. 

Sky & Telescope, febrúarhefti 2013, segir frá merkilegum sveim loftsteina sem sást í  Kanada fyrir hundrað árum, hinn 9. febrúar 1913. Fregnir bárust víða að, og mátti rekja ferilinn þvert yfir Kanada frá vestri til austurs, út á Atlantshaf  og yfir Bermúda. Könnun á skráðum heimildum, m.a. dagbókum skipa, hefur leitt í ljós að ferillinn spannaði 11 þúsund kílómetra til Suður-Atlantshafs, allt  að 15° suðlægrar breiddar. Fyrstur fór stór rauðleitur steinn með hala (sumir sáu tvo stóra steina), en á eftir fylgdu hundruð smærri steina. Allir fóru þeir fremur hægt og lárétt. Það tók um sex mínútur fyrir alla halarófuna að fara yfir hvern stað. Sú tilgáta hefur verið sett fram, að upprunalegi steinninn hafi áður verið búinn að fara eina umferð um jörðina og hafi í þeirri umferð farið gegnum lofthjúp jarðar og sundrast.

JBAA, júníhefti 2012 segir frá nýlegu atviki sem að nokkru leyti er svipaðs eðlis. Hinn 21. september 2012 sást bjartur loftsteinn fara hægt frá austri til vesturs frá strandmörkum Þýskalands og Danmerkur um Norðursjó yfir þvert Bretland og Írland. Steinninn sást m.a. frá Noregi. Hann sundraðist í 20-30 bjarta loftsteina sem hver hafði stuttan hala. Mælingar eftir ljósmyndum sýna að hraðinn í byrjun var 12 km/s og hæðin 60 km. Í lokin mældist hraðinn um 8 km/s, en hæðin svipuð.

Sky & Telescope, aprílhefti 2013, segir frá loftsteini sem sást yfir Nevada og Kaliforníu 22. apríl 2012. Um 1 kg af brotum fannst nálægt Sutter's Mill í Kaliforníu. Þau reyndust vera úr mjög frumstæðu efni, ólíku því sem áður hafði fundist. Þetta var brotaberg (breccia), og brotin báru merki um mismunandi sögu, en virtust þó lítið breytt frá því að steinninn myndaðist fyrir 4,5 milljörðum ára. Þau sýndu þess merki að hafa sætt geimgeislun  í aðeins 100 þúsund ár og hafa því áður verið brot úr stærri hnullungi og þannig verið varin fyrir geislun. Steinninn kom inn í gufuhvolfið á hraðanum 29 km/s og leysti úr læðingi orku sem svaraði 4 kílótonnum af TNT. Hann sundraðist í 55 km hæð.

Árekstrar utan jarðar

Stundum sjást loftsteinar lenda á tunglinu. Hinn 17. mars 2013 sást blossi sem var margfalt bjartari en slíkir blossar eru venjulega. Hann hefði getað sést með berum augum frá jörðu. Áætlað er að steinninn sem þá féll hafi verið allt að metri í þvermál og vegið um 40 kg.

Hinn 11. sept. 2013 lenti loftsteinn á Mare Nubium ("Skýjahafi") á tunglinu. Giskað er á að sá steinn hafi verið um 1 m í þvermál og 400 kg að þyngd. Myndaði hann gíg sem var 40 m í þvermál. Blossinn sást í sjálfvirkum sjónauka (MIDAS). (Heimild: Tímaritið Astronomy & Geophysics (A&G), aprílhefti 2014.)

Sama hefti A&G  greinir frá því að geimflaugar við Mars hafi sýnt merki um 200 nýja gíga  á ári hverju eftir loftsteina. Gígar þessir séu allt upp í 30 m í þvermál.

Chelyabinsk loftsteinninn

Loftsteinninn sem féll hjá Chelyabinsk í Rússlandi 15. febrúar 2013 vakti heimsathygli, bæði vegna þess tjóns sem hann olli og vegna þess mikla fróðleiks sem tókst að afla um hann. Þessir atburður vakti marga til umhugsunar um það að jörðin er ekki óhult fyrir gestum utan úr geimnum.

Chelyabinsk steinninn mun ganga næst Tunguska steininum af þeim sem fallið hafa á sögulegum tíma. Gögn um hann eru betri en um flesta ef ekki alla aðra loftsteina. Ein ástæðan er sú að hann kom fram á kvikmyndavélum sem eru í fjölmörgum rússneskum bílum vegna tíðra árekstra og ágreinings um tryggingar. Myndin hér fyrir neðan er hluti úr slíku myndskeiði. Enn fremur olli höggbylgjan viðtækum áhrifum þannig að unnt var að áætla styrk hennar. Loks fannst stórt brot úr steininum sem unnt var að rannsaka.

Athuganir benda til að steinninn hafi verið 17-20 m í þvermál. Hann kom úr suðaustri og sást fyrst þegar hann var 90 km frá Chelyabinsk. Aðfallshornið var 16° og hraðinn 18 km/s. Þegar hann var kominn niður í 45-30 km hæð fór hann að brotna sundur og sprakk svo endanlega í um 25 km hæð. Svo virðist sem eitt loftsteinsbrotið hafi sést niður í 13 km hæð, sem er fáheyrt. En allnokkur brot sáust niður í 18 km. hæð.  Um 20 sekúndur liðu frá  því að steinninn kom inn í andrúmsloftið þar til hann sprakk, nærri því beint yfir borginni þar sem milljón manns búa. Einni og hálfri mínútu síðar náði höggbylgjan til jarðar, braut um 100 þúsund fermetra af rúðum og skaddaði á annað þúsund manns. Sprengiorkan hefur verið áætluð um 500 kílótonn. Fjórar aðferðir voru notaðar til að meta orkuna: með jarðskjálftamælum, með mælingum á innhljóði, með skynjurum í gervitunglum og birtumælingum kvikmynda. Niðurstöðunum bar býsna vel saman. Innhljóðsbylgjurnar (undir 20 Hz í tíðni) mældust í eftirlitskerfi með kjarnorkusprengjum, á stöðvum allt frá Grænlandi til Suðurskautslands. Hitamælingar náðust frá gervitunglum sem bandaríski flugherinn rekur. Jarðskjálftinn sem mældist var 4,2 stig. Myndir af atburðinum náðust úr Meteosat gervitungli.

Chelyabinsk steinninn var minni en flest þau smástirni sem geimeftirlit (Spacewatch Survey) bandarísku geimferðastofnunarinnar NASA hefur fundið. Hann kom þar að auki úr sólarátt og hefði því aldrei sést í sjónauka. Fjöldi smásteina fannst. Þeir voru af grjónagerð og seldust fyrir ofurverð að sögn. Sjónarvottar lýstu því hvernig þá hitaði í andlitið af birtunni, sem var margfalt meiri en sólarbirta, og þá verkjaði í augun. Höggbylgjunni fylgdu nokkrar drunur, sú mesta fyrst.

Hættan af nærgenglum

Nærgenglar nefnast smástirni og halastjörnur sem eiga leið nærri jörðu. Fyrsta smástirnið sem gekk inn fyrir braut jarðar fannst árið 1932. Ýmsir vísindamenn urðu til að benda á hættuna af nærgenglum, þar á meðal bandaríski stjörnufræðingurinn Ralph Baldwin (1949), eistneski stjörnufræðingurinn Ernst Öpik (1957) og bandaríski efnafræðingurinn Harold Urey (1973). Bæði Öpik og Urey giskuðu á að útrýming vissra dýrategunda hefði hugsanlega orðið vegna árekstra nærgengla við jörð. En sú skoðun fékk ekki hljómgrunn þá.

Geimferðir og geimflaugar færðu mönnum sanninn um það hve algengir gígar eftir loftsteina eru, ekki aðeins á tunglinu heldur einnig á Merkúríusi, Mars og víðar. Kannanir leiddu í ljós æ fleiri gíga af þessu tagi á jörðinni þótt mörk þeirra væru veðruð og óskýr. Árið 1980 birti bandaríski eðlisfræðingurinn Louis Alvarez niðurstöðu sína um að 10 km steinn hefði rekist á jörðina við Yukatanskaga í Mexíkó fyrir 65 milljón árum og hugsanlega valdið dauða risaeðlanna. Aðrir vísindamenn höfðu þá þegar tekið árekstarhættuna til alvarlegrar íhugunar, og ráðstefnur voru haldnar um þetta efni, sú fyrsta  árið 1981. Bókin Cosmic Catastrophies eftir Bandaríkjamennina Clark Chapman og David Morrison (1989) hafði mikil áhrif á skoðanir manna.  Árið 1991 fól bandaríska þingið geimferðastofnuninni NASA að kanna hættuna nánar með því að leita uppi smástirni sem gætu hugsanlega rekist á jörðina. Fyrsta skýrslan sem af þessu leiddi kom út árið 1992. Þar var lagt til að komið yrði upp sex 2,5 metra sjónaukum fyrir 50 milljón dollara. Með þeim ætti að vera hægt á 25 árum að finna 3/4 allra hættulegra smástirna (90% þeirra smástirna sem væru stærri en 1 km og skæru braut jarðar). En afganginn (t.d. langtíma halastjörnur) yrði mjög erfitt að finna. Á lokaðri ráðstefnu 1992 var farið að ræða um hugsanlegar gagnaðgerðir til að afstýra hættunni. Blaðamönnum var ekki hleypt að þeirri ráðstefnu því að menn óttuðust að viðfangsefnið yrði túlkað á þann veg að ætlunin væri að framlengja lífdaga "stjörnustríðsáætlunarinnar"svonefndu eða fiska eftir meira fjármagni. NASA lagði ekki mikið fé í málið á þessum tíma (um hálfa milljón dollara árið 1993). Bandaríski stjörnufræðingurinn Carl Sagan lýsti áhyggjum af því að hvers kyns viðbúnaður við árekstrarhættu gæti eyðilagt samkomulag þjóða um að beita ekki kjarnavopnum í geimnum. Almenningur virðist ekki hafa gert sér grein fyrir árekstarhættunni fyrr en eftir 1989. Í  mars það ár fór smástirni, sem var um 300 m í þvermál, aðeins 700 þúsund km frá jörðu, sem er tæplega tvöföld fjarlægð tungls. Ef þetta smástirni hefði verið sex stundum fyrr á ferð hefði það rekist á jörðina og valdið tjóni á við 500 megatonna sprengju.  Halastjarnan Shoemaker-Levy 9, sem rakst á Júpíter árið 1994, olli straumhvörfum í viðhorfi manna. Svartir blettir sáust á Júpíter lengi á eftir, stærri um sig en jörðin. Bandaríska þingið samþykkti þá frekari athugun á hugsanlegri hættu. Nefnd á vegum þingsins skilaði áliti ári síðar og stakk upp á tíu ára áætlun fyrir 60 milljón dollara sem ætti að nægja til að finna 2/3 af hættustirnum. Lítið varð þó úr framkvæmdum.

Hættustirni kallast þeir nærfarar sem gætu hugsanlega rekist á jörðina í fyrirsjáanlegri framtíð. Er þá horft árþúsundir fram í tímann. Halastjörnurnar Hyakutake (1996) og Hale-Bopp (1997) höfðu talsverð áhrif til vitundarvakningar manna. Sú síðari var svo stór, að hefði hún hitt jörðina (sem engin hætta var á, þótt hún gengi inn fyrir jarðbraut) hefðu afleiðingarnar orðið verri en af Yukatan árekstrinum. Nú stefnir NASA að því að finna 90% af hættustirnum sem eru stærri en 1 km að þvermáli, en sú áætlun er skammt á veg komin. Enn er eftir að finna um 90% allra hættustirna og svo til allar langtíma halastjörnur sem gætu verið hættulegar. Sem stendur fara 1-2 milljón dollara á ári í þessar rannsóknir á vegum NASA, en viðbótarfé kemur frá einkaaðilum. Á ári hverju finnst tugur hættustirna yfir1 km að stærð, en það er aðeins lítið brot af þeim fjölda sem reiknað er með að sé á sveimi. Áætlaður fjöldi hættustirna yfir 50 m í þvermál nálgast milljón.

Allmörg dæmi eru um það að smástirni hafi komið nær jörðu en tunglið, en flest hafa þau verið fremur smávaxin (innan við 30 m í þvermál).

Hljóð frá loftsteinum

Til þess að framkalla hljóð sem heyrist á jörðu niðri er talið að loftsteinn þurfi að vera að minnsta kosti 10 cm í þvermál. Hljóðbylgjur með mjög lágri tíðni (innhljóð) hafa mælst frá loftsteinum. Hljóðbylgjur frá Tunguska steininum sem fóru umhverfis jörðina eru dæmi um þetta.

Hljóð frá loftsteini sem er ofan við 60 km hæð berst ekki til jarðar heldur endurvarpast upp á við. Loftsteinar komast sjaldan niður fyrir 20 km hæð, en úr þeirri hæð ætti hljóðið að vera að minnsta kosti mínútu að berast til jarðar. Því vekur það undrun að hljóð hafa stundum heyrst frá loftsteinum í sömu svifum og loftsteinninn sást. Í febrúarhefti Sky & Telescope 1985 er rifjaður upp atburður þegar loftsteinn sem fór beint yfir athuganda olli sprengihljóði eftir 1-2 sekúndur. Giskað er á að rafsegulbylgjur frá slóð loftsteins geti ummyndast í hljóð nærri athuganda og leitt til þythljóðs (á ensku "electrophonic sound", Sky & Telescope, des. 1985). Leitt hefur verið getum að því að norðurljós geti myndað sams konar hljóð, og séu þá rafsegulbylgjur sem veki upp hljóð nærri athugandanum eða jafnvel í honum sjálfum.

Vígahnettir yfir Íslandi

Yfirlit um vígahnetti sem sést hafa frá Íslandi á síðari árum er að finna á annarri vefsíðu:

http://www.almanak.hi.is/vigahnet.html

Nánari lýsing á viðburðum er að finna í aftasta dálki töflunnar sem þar er vísað til.

Að endingu skal rifjað upp brot úr Hnattasundi, síðasta ljóði Einars Benediktssonar skálds:

"Ein hrynjandi skriða grjóts úti í geimi         
er guðdómlegt flugeldaskraut vorum heimi"

Nokkrar gagnlegar heimildir

F.G. Watson: Between the Planets. The Harvard books on Astronomy, 1947
Larousse Encyclopedia of Astronomy, 1967
Øivind Hauge: I bane rundt solen. Universitetsforlaget, Oslo 1976
R. E. McCrosky og Z. Ceplecha: Fireballs and the physical theory of meteors. Smithsonian
     Astrophysical Observatory, 1969
McGraw-Hill Encyclopedia of Astronomy, 1982
The Cambridge Atlas of Astronomy, 1985
John G. Burke: Cosmic debris. Meteorites in history. University of California Press 1986
The Canopus Encyclopedia of Astronomy, 2004
I.P. Williams: The origins of meteors. Astronomy & Geophysics, apríl 2011

Fleiri heimildir er að finna á ágætri vefsíðu American Meteor Society:
http://www.amsmeteors.org/fireballs/faqf/#9).