kolizja planetoidy z Ziemią

rok 2012 przeminął, koniec świata nie nastąpił.
przyjrzyjmy się zatem, na spokojnie, jednej z katastroficznych hipotez.

W pełnych grozy obrazkach końca Świata, na ogół widać ogromną rozgrzaną kulę eksplodującą przy uderzeniu w powierzchnię naszej planety.

 

kosmiczne kamienie

A tymczasem wielkość tych groźnych obiektów nie ma się nijak do wielkości Ziemi.

Spadają tysiące kosmicznych kamieni. Kilkadziesiąt tysięcy ton rocznie.

Na ogół są to małe kilkukilogramowe kawałki skały lub żelaza, których większość masy już odparowała w górnych warstwach atmosfery.

Pośród tego żwiru, raz na jakiś czas trafia się coś większego.

Na zdjęciu widzimy krater po meteorycie, jaki spadł klika tysięcy lat temu na terenie obecnego stanu Arizona. Szacuje się iż kosmiczny kawałek skały miał średnicę 50 metrów. Zachowany krater ma średnicę 1.2 kilometra.

Energię tego wybuchu można szacunkowo porównać do ładunku jądrowego kilku megaton.

Eksplozję meteorytu tunguskiego z roku 1908 szacujemy na 20 megaton.

Tak, porównujemy je z wybuchem całkiej dziarskiej bomby wodorowej choć były to obiekty o wielkości kilkudziesięciu do stu metrów …

W najgorszym wypadku zagrażają nam asteroidy o średnicy kilku kilometrów.

Kula Ziemska ma średnicę około 12700 km. A więc mówimy o obiektach tysiąc albo nawet dziesięć (dwadzieścia) tysięcy razy mniejszych. Zestawione na fotografii z naszą planetą były by, po prostu, niewidoczne. Mniej niż ziarnko piasku przy globusie.

Co nie zmienia faktu iż kolizja była by katastrofą na niewyobrażalną skalę.

Wielkie wymieranie dinozaurów, gdy zaginęło ponad 3/4 gatunków, spowodował prawdopodobnie asteroid o promieniu 20 km.

Wielkie wymieranie holoceńskie (10 tysięcy lat temu) niektórzy łączą z hipotezą kolizji z niewielką kometą. Pokłosiem są legendy o  Atlantydzie.

 

kosmiczne prędkości.

Na większości dróg obowiazuje ograniczenie prędkości do 25 metrów na sekundę. 50 metrów na sekundę.to już domena piratów drogowych i radość operatorów fotoradaru.

Odrzutowy samolot pasażerski to aż 250 metrów czyli ćwierć kilometra na sekundę.

Kula nowoczesnego karabinu to aż kilometr na sekundę a pocisk przeciwpancerny półtora.

Tymczasem pierwsza prędkość kosmiczna wynosi 8 km/s, czyli ponad 28 tysięcy kilometrów na godzinę. Tyle potrzeba by utrzymać sputnik na orbicie wokół Ziemi.

Druga prędkość kosmiczna wynosi około 12 km/s.

Prędkość Ziemi wokół Słońca to około 30 km/s (sto osiem tysięcy kilometrów na godzinę).

Słońce krąży wokół środka galaktyki z prędkością około 220 km/s.

No i dość tej wyliczanki … 🙂

Możemy się spodziewać iż uderzający w Ziemię asteroid (czy kometa) zrobi to z prędkością rzędu 20 – 50 km/s.

Co to oznacza: 

 

Wybuch jednego kilograma trotylu uwalnia energię ponad czerech milionów jouli (4.184×10⁶ J ).

Meteor o masie jednego kilograma, lecący z prędkością 20 kilometrów na sekundę ma energię kinetyczną dwustu milionów jouli.

A więc prawie pięćdziesiąt razy więcej. W przypadku 30 kilometrów na sekundę będzie to aż ponad sto razy. Energia kinetyczna rośnie z kwadratem prędkości.

Łatwo oszacować iż uderzenie meteoru w Ziemię wyzwoli 50-100 razy tyle energii co eksplozja analogicznej masy TNT.

Albo dosadniej: 1kg meteoru = 75 kg trotylu.

Na szczęście tysiące mniejszych meteorów traci tą energię odparowując w wyższych warstwach atmosfery. Widzimy, co najwyżej "spadające gwiazdy". Opór aerodynamiczny rośnie wraz z prędkością (mniej więcej z kwadratem prędkości). Zetknięcie się małego meteorytu z górną warstwą atmosfery to uderzenie ciężkim młotem. Niestety, większe nie zdążą się rozlecić ani wyparować …

W momencie uderzenia asteroidu o powierchnię Ziemi powstaje temperatura rzędu 15 tysięcy stopni (szacowania tunguzkie). Spora część masy (również gruntu) po prostu wyparuje w postaci plazmy.

Efekt zbliżony do wybuchu ładunku nuklearnego.

Z tym, że bez skażenia radioaktywnego. Natomiast będzie i fala uderzeniowa i oslepiajacy błysk światła. W tym sporo ultrafioletu. Wstrząs sejsmiczny. Fale tsunami. Mogą aktywować się wulkany.

Meteor o średnicy 100 metrów wywoła eksplozję odpowiadającą niemal 100 megaton. Dwa razy tyle co największa bomba wodorowa (zwana  Царь-бомба)  detonowana przez ZSRR w roku 1960.

Meteor o średnicy 1 kilometra to była by tragedia z tysiąc razy większa, na skalę całego globu.  Chyba nawet większa niż totalna wojna jądrowa.

Eksplozja asteroidy o średnicy 10 czy 20 kilometrów oznaczała by zagładę większości ziemskiej biosfery. Oczywiście świat odżył by po tysiącach lub milionach lat, jednakże były by na nim zupełnie inne gatunki roślin i zwierząt.

 

skąd one się biorą.

 

Miliony a nawet miliardy kamieni krąży wokół Słońca, pomiędzy orbitą Marsa i Jowisza.  W tym jest z parę milionów o srednicy kilometra i więcej.

W przyszłości pewnie będą stanowić cenną bazę surowcową, ponieważ zawierają praktycznie całą tablicę mendelejewa. Zresztą i dziś, przynajmniej spora część metali takich jak platyna pochodzi z meteorytów, które spadły tysiące lat temu.

 

Drugim takim złożem jest Pas Kuipera. Miliardy drobnych obiektów krążących poza orbitą Neptuna na zewnątrz układu słonecznego.

Różnica pomiedzy planetoidami a obiektami tegoż zewnętrznego pasa polega głównie na tym, że o ile te pierwsze to kamienie, o tyle te drugie to raczej zmarznięte komety. Coś na kształt brudnych kul śnieżnych: żwir pomieszany z lodem. Z tym, że ten lód to nie tylko woda a również zestalone, w niskiej temperaturze, gazy: metan i amoniak.

Rozmiary na rysunkach są sporo przesadzone. Praktycznie tych obiektów nie widać. Są za małe. Proszę sobie wyobrazić kamienie, różnej wielkości, odległe o milion lub dwa miliony kilometrów jeden od drugiego. Weźmy jednak pod uwagę jak ogromne są te obszary. W rezultacie nazbiera się tych skał naprawdę sporo.

Masywne planety zewnętrzne (Jowisz, Saturn czy Uran), co jakiś czas deformują, swoim polem grawitatycyjnym, orbitę tego czy innego kamienia. W rezultacie spada w kierunku Słońca.

Długo by można dywagować o tych perengrynacjach. Załóżmy dla uproszczenia, że co poniektóre mijają, w swojej drodze ku Słońcu, naszą planetę. A mała część z nich, nawet niebezpiecznie blisko.

 

co robimy.

Po pierwsze monitorujemy.

NASA sklasyfikowała 1371 obiektów zwanych PHAs ( czyli Potentially Hazardous Asteroids) a zatem planetoid potencjalnie zagrażających kolizją z Ziemią.

Monitorowanych jest również kilkaset obiektw zwanych NEAs (Near Earth Asteroids).
 

Prawdopodobieństwo kolizji, w ciągu najbliższych lat jest szacowane na 1/500. Nie jest to dużo. Ale też skutki takiego zderzenia już wyżej opisałem.

Trzeba wyraźnie powiedzieć iż nie jest to łatwa sztuka. Asteroidy to obiekty 22 i dalszej wielkości gwiazdowej, czyli bardzo, bardzo słabo widzoczne. Próbujemy obserwować kamienie o wielkości kilkuset metrów z odległości wielu milionów kilometrów. Częstokroć, w dodatku są dość ciemne.

Można to porównać do obserwacji pojedynczych ziarenek piasku z odległości kilkuset kilometrów. Mało, że obserwować to jeszcze parę razy precyzyjnie pomierzyć, tak aby dało się policzyć, w miare dokładnie ich orbitę.
 

Tysiące, tysiące zdjęć nieba, z teleskopów, zawierające miliony różnych ciał niebieskich. Z tego Kopciuszek musi wyłowić właśnie asteroidy a następnie je poklasyfikować. Uff … co za benedyktyńska praca.

Ale jednak to się robi. NASA, ESA … Astronomowie z całego Świata.

A jeśli stwierdzimy iż na prawdę grozi nam kolizja ?

Obecnie możliwości są nadal niewielkie. Można spróbować odchylić bieg takiej komety bądż asteroidu silnym ładunkiem jądrowym. Co zresztą nie jest wcale takim mądrym pomysłem, jako, że w przypadku błędu i tak oberwiemy kamieniami, w dodatku radioaktywnymi.

Wraz z rozwojem technik rakietowych, a co za tym idzie obniżeniem kosztów wysyłania próbników w kosmos, można pokusić się na rozwiązania bardziej finezyjne.

Myślę tu o umieszczaniu na planetoidzie lub komecie urządzeń wyrzucajacych masę w obranym kierunku. Użycie ogromnych luster, w celu odparowania części masy (też w wybranym kierunku). To szczególnie by się przydało do komet. A nawet umieszczanie na obiekcie potężnych silników rakietowych w celu choćby niewielkiego zepchnięcia z toru.

Niestety musimy poczekać na nie jeszcze ileś tam lat aż astronautyka wyjdzie z epoki stagnacji.

Na pocieszenie mogę dodać, iż być może ta stagnacja dobiega końca, co sugerują pewne ostatnie wydarzenia. O jednym z nich pisałem niedawno, o innych planuję napisać.

 

garść linków

 www.spaceacademy.net.au/watch/neo/desimp.htm

www.astronomycafe.net/qadir/q975.html

neo.jpl.nasa.gov/risk/

neo.jpl.nasa.gov/neo/groups.html

impact.arc.nasa.gov/torino.cfm

 www.legendarypharma.com/jdf/impact.html

 meteorites.wustl.edu/meteorite_types.htm

energia kinetyczna oraz Joule: www.physicsclassroom.com/class/energy/u5l1c.cfm