Zgromadzone przez NASA dane wskazują, że w momencie wejścia Columbii w atmosferę ziemską czujniki po lewej stronie kadłuba zarejestrowały wzrost temperatury o 32 stopnie Celsjusza. Cztery minuty później zaczął wzrastać opór lewego skrzydla. System kontroli lotu próbował skorygować odchylenie statku. Chwilę później nastąpiła katastrofa.
Szef programu misji wahadłowców, Ron Dittemore, powiedział, ze dane te sugerują, iż przyczyną rozpadnięcia się Columbii mogły być problemy termiczne. Za jedną z prawdopodobnych przyczyn katastrofy eksperci uznają uszkodzenie płytek izolacyjnych, które zabezpieczają wahadłowiec przed ekstremalnie wysokimi temperaturami powstajacymi podczas przechodzenia promu przez atmosferę Ziemi.
16 stycznia 80 sekund po starcie Columbii z zewnetrznego zbiornika paliwa oderwał się fragment warstwy ochronnej i uderzył w lewe skrzydło wahadłowca. Przedstawiciele NASA mówią, że nie wiedzą jak wielkie było to uszkodzenie. Gdy Columbia znajdowała się na orbicie, nie było już możliwosci dokładnego przyjrzenia się zniszczeniom i przeprowadzenia ewentualnych napraw.
