Dubbel nalichtend meteoorspoor bestaat uit gas- en deeltjesbaan

Amerikaanse onderzoekers hebben een verklaring gevonden voor een verschijnsel dat meteoorwaarnemers al meer dan een eeuw lang bezig houdt. Meteoren laten aan de hemel soms lichtende sporen na die seconden tot minuten lang zichtbaar blijven. Sommige van die sporen bestaan echter uit twee delen die net als de dubbele condensstrepen (contrails) van vliegtuigen keurig evenwijdig aan elkaar blijven, ook als zo'n nalichtend spoor door winden hoog in de ijle atmosfeer tot grillige vormen wordt verwaaid. Volgens Michael Kelley en zijn collega's moet het ene deel van zo'n dubbel spoor uit gas bestaan en het andere uit vaste deeltjes (Geophysical Research Letters 30, no. 23).

Meteoren zijn deeltjes uit de ruimte die met grote snelheid (tientallen kilometers per seconde) de dampkring binnenvliegen en als gevolg van de wrijvingswarmte verdampen. De lichtstreep die zij aan de hemel veroorzaken komt niet van het deeltje zelf, maar van de kolom van geïoniseerde lucht dat het op zijn pad achterlaat. Volgens een theorie uit 1907 zou het ook bij een dubbel nalichtend spoor om één kolom geïoniseerde lucht gaan, maar zou die aan de randen het helderst zijn omdat er in het centrum minder licht wordt geproduceerd – van opzij gezien zou de cilinder daardoor uit twee strepen lijken te bestaan. Dit `holle cilinder'-model is sindsdien de algemeen aanvaarde verklaring voor het optreden van dubbele nalichtende sporen.

In de novembermaand van 1998 en 1999 verschenen aan de hemel grote aantallen Leoniden, waarvan bekend is dat zij vaker dan andere meteoren dubbele sporen achterlaten die minuten lang zichtbaar blijven. Kelley en zijn collega's hebben deze sporen bestudeerd met behulp van een lidar (laser-radar). Op het Starfire Optical Range in Albuquerque, New Mexico, werden met een laser dubbele sporen op ongeveer 100 kilometer hoogte `aangestraald' en de reflecties daarvan ontvangen. Doel was onder andere het meten van de snelheid waarmee de twee delen van zo'n spoor uiteenwijken. Als het om één holle cilinder ging, zou de afstand als gevolg van expansie kwadratisch met de tijd moeten toenemen. De onderzoekers maten echter een lineaire toename.

Eén van de onderzoekers had in de jaren negentig met behulp van een raket-experiment een spoor van stofdeeltjes achter een meteoor ontdekt. In combinatie met de Leonidenwaarnemingen heeft dat nu geleid tot de theorie dat de dubbele meteoorsporen ook werkelijk uit twee delen bestaan. Het bovenste deel zou het gevolg zijn van de straling van geïoniseerde gassen die de meteoor achterlaat, terwijl het onderste deel – enkele tientallen meters lager – afkomstig zou zijn van vaste deeltjes. Deze hebben afmetingen van tientallen nanometers en zouden zich door de zwaartekracht van het ionisatiespoor hebben afgescheiden.