Impakti

Wikipedia
Loikkaa: valikkoon, hakuun
Taiteilijan näkemys suuren asteroidin törmäyksestä maahan. 65 miljoonaa vuotta sitten dinosaurukset kuolivat luultavasti valtavaan asteroidin impaktiin eli törmäykseen.
8 km:n läpimittainen Bosumtwijärvi on syntynyt asteroidi-impaktissa arviolta hieman yli miljoona vuotta sitten.

Impaktilla (engl. impact, törmäys, isku) tarkoitetaan avaruudesta tulevan kappaleen törmäystä[1] Maahan. Törmäävä taivaankappale voi olla meteoroidi, asteroidi tai komeetta. Suuren kappaleen törmätessä voi syntyä suurta tuhoa, jopa massasukupuutto. Tuho aiheutuu räjähdyksen painevaikutuksesta, tuulesta ja polttovaikutuksesta sekä törmäyspaikasta sinkoilevasta sulasta kivestä ja maanjäristyksestä.

Mereen osuessaan asteroidi synnyttää valtavan hyökyaallon. Jos törmäys on riittävän suuri, täydentää tuhoa lisäksi kappaleen nostattamien kemikaalien ja pölyn aiheuttama ilmastonmuutos. Törmäyksen nostattama pienhiukkaspilvi voi pimentää auringonvalon kuukausiksi tappaen yhteyttäviä kasveja ja niistä ravintonsa saavia eläimiä mukaan lukien ihmiset.

Laajaa alueellista tuhoa aiheuttavia törmäyksiä tapahtuu kymmenien tuhansien-satojen tuhansien vuosien välein. On tuhansia asteroideja, jotka saattavat törmätä maahan. Pienen asteroidin törmäys aiheuttaa tuhoa vain suuren kaupungin suuruisella alueella, kuten kävi Siperiassa 1908. Kaikkien mahdollisten törmääjien ratoja ei tunneta. Useita asteroideja on havaittu vain muutamaa päivää ennen Maan lähiohitusta. NASA tarkkailee useita maata uhkaavia asteroideja, meteoriitteja ja muita kappaleita jatkuvasti.

Nykyisellään ei ole keinoa torjua Maahan törmäävää asteroidia. Tämän takia asteroiditörmäykset eli impaktit ovat todellinen uhka Maan asukkaille. On ajateltu, että tulevaisuudessa voitaisiin muuttaa törmäyskurssilla olevien asteroidien ratoja niin, etteivät ne osuisi Maahan.

Impaktien yleisyys[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Nördlinger Ries-kraatteri satelliittikuvassa.
Kaaviokuva Ries-kraatterin synnystä. 24 kilometrin läpimittainen Nördlinger Ries -kraatteri syntyi Saksaan arviolta 14,5 miljoonaa vuotta sitten mioseenikaudella. Törmääjän läpimitaksi on arvioitu 1,5 km. Kappale liikkui ehkä 30-50 asteen kulmassa nopeudella 20 km/s, ja törmäysräjähdyksessä vapautui 1,8 miljoonan Hiroshiman pommin verran energiaa. Räjähdys lienee tuhonnut elämän suuresta osasta Euroopan alueelta. Sulaa kiveä, tektiittejä, on lentänyt yli 450 km:n päähän, Tšekkiin asti.
Laboratoriokoe, joka jäljittelee törmäyskraatterin syntyä.
Törmäys Kuuhun synnyttää kraatterin.

Maan ilmakehään osuu jatkuvasti erikokoisia kappaleita, joista jo muutaman millimetrin kokoiset pölyhiukkaset pystyvät aiheuttamaan tähdenlentoja, meteoreja. Myös melko suuret, noin 10 metrin kokoiset kappaleet, jollaisia osuu Maahan noin kerran vuodessa, saattavat tuhoutua ilmakehässä. Varsinkin koostumukseltaan huokoiset, melko suuretkin kappaleet, hajoavat räjähdyksen omaisesti ilmakehässä. Hajoaminen johtuu ilmanvastuksen aiheuttamasta kitkakuumenemisesta, kappaleen syöksyessä hyvin suurella nopeudella Maan ilmakehään.

Arizonan yliopiston Earth Impact Effects Program -sivun mukaan Aurinkoa kiertävän kappaleen nopeus ennen sen saapumista Maan ilmakehään on 11–72 km/s. Tyypillinen asteroidin törmäysnopeus on 17 km/s ja komeetan 51 km/s.[2] Toisten tietojen mukaan maahan osuvien suurten meteorien, tulipallojen eli bolidien nopeudet ovat keskimäärin 25 km/s, vaihdellen välillä 13,45–67,2 km/s.[3]

Maahan törmää satunnaisesti lyhyin aikavälein pieniä alle 50-metrisiä meteoroideja, ja pidemmin aikavälein suurempia asteroideja. On arvioitu, että 10-metrinen kappale osuu maahan noin kerran vuodessa tuhoutuen ilmakehässä tai tehden Maan pintaan pienen kraatterin.[4] Noin 5 kertaa vuosisadassa Maahan osuu kappale, joka aiheuttaa paikallisen katastrofin.[5] Suurta alueellista tuhoa aiheuttavia asteroideja törmää maahan tuhannen–miljoonan vuoden välein, aiheuttaen tyypillisesti valtavia hyökyaaltoja, laajaa hävitystä paineaallon, kuumuuden ja maanjäristyksen ja ilmaston muutosten takia.[4]

Noin 1000 megatonnin törmäysräjähdys, joka aiheutuu suunnilleen 200 m:n läpimittaisesta kappaleesta, voi synnyttää mereen törmätessään todella tuhoisan hyökyaallon. Näin isoja kappaleita törmää kerran 10 000 vuodessa.[6] Uusimpien laskujen mukaan 200 m:n läpimittainen asteroidi aiheuttaisi 5 km syvään veteen osuessaan hyvin nopeasti heikkenevän hyökyaallon, joka olisi tuhoisa vain rannikoilla. 30 km:n päässä iskukohdasta aalto olisi 60 m korkea, 1000 km:n päässä enää alle 10 m korkea, Oslon yliopiston tutkijan Gelen Gislerin tekemien tietokonelaskelmien mukaan[7].

Kilometrin läpimittaisia kappaleita osuu noin 200 000–500 000 vuoden välein[8], ja 5 km:n läpimittaisia 10 miljoonan vuoden välein. Viimeistään 2 km kokoinen kappale aiheuttaa maailmanlaajuisen katastrofin. Näitä osuu noin miljoonan vuoden välein.

Tapahtuneet impaktit[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Tietokoneessa jäljiteltyä impaktin aiheuttamaan harmaalla kalvolla kuvatun kiven aaltoilua.

Asteroidien törmäysjäljet häviävät näkyvistä Maan pinnalta melko nopeasti erilaisten geologisten prosessien takia. Miljoonien vuosien kuluessa kraatterit peittyvät kerrostumiin, ja eroosio rapauttaa niitä pinnalta. Näin ollen maan pinnalta löytyneiden kraatterien määrä ei anna todellista kuvaa törmäystiheydestä. Nykyään monia kraattereita on löydetty miljoonia vuosia sitten syntyneiden kivikerrostumien alta.

Shansiin Kiinaan törmäsi helmi-maaliskuussa vuonna 1490 ehkä noin 100 metrin läpimittainen taivaankappale, jonka räjähdys ja muut vaikutukset tappoivat 10 000 ihmistä. Kiviä satoi laajalla alueella.[9][10] Näin suuria törmäyksiä tapahtuu ehkä 1 000 vuoden välein, ja Maan läheltä kulkee kaikkiaan 200 000 tämän kokoista kappaletta.[11] Vuonna 1908 räjähti Siperiassa Tunguskajoen lähellä löyhä 30-50 metrin läpimittainen, luultavasti hiilipitoinen meteoriitti noin 10-15 megatonnin voimalla korkealla ilmassa, koska se kaasuuntui ilmakehän kitkakuumennuksen takia. Räjähdys tapahtui monessa vaiheessa, kun hajoavan asteroidin eri osat räjähtivät eri aikoihin. Yksi ihminen kuoli räjähdyksessä. Ikkunoita särkyi vielä 400 km:n päässä. Metsää paloi 12–15 km:n säteellä ja kaatui jopa 40 kilometrin säteellä.

14. elokuuta 1972 Yhdysvaltain Utahin yllä ilmakehään sukelsi 2-10 metrin läpimittainen meteoroidi, joka saapui niin viistossa kulmassa, että se kimposi noin 57 kilometrin korkeudesta. Kappale liikkui vain nopeudella 800 metriä sekunnissa, kulkien ilmakehässä 1500 km:n matkan ja näkyen 100 sekuntia. Se näkyi hyvin kirkkaana päivällä, ja siitä otettiin kaitafilmejä. Maahan törmätessään kappale olisi räjähtänyt jopa viiden Hiroshiman pommin voimalla.[5] Vuonna 2002 räjähti itäisen Välimeren yllä jokin 26 kilotonnin eli parin Hiroshiman pommin voimalla. Räjähdyksen arvellaan aiheutuneen noin 9 m:n läpimittaisen meteoroidin osumasta maan ilmakehään.

Noin 50 000 vuotta sitten syntyi Yhdysvaltoihin Arizonaan noin 1,2 kilometrin läpimittainen Barringer-kraatteri. Nykyisten Yhdysvaltain alue oli silloin melko varmasti asumatonta, intiaanit eivät olleet ehtineet Amerikkaan muuttaa. Arviolta noin 700 000-900 000 vuotta sitten törmäsi nykyiseen Kazakstaniin melko suuri asteroidi, joka aiheutti 14 kilometrin läpimittaisen kraatterin.[12] Dinosaurukset kuolivat noin 65 miljoonaa vuotta sitten maailmanlaajuisessa joukkotuhossa, jonka syyksi on epäilty harvinaisen suurta asteroiditörmäystä.

Ensimmäinen ennustettu törmäys tapahtui 7. lokakuuta 2008. Tällöin halkaisijaltaan noin viiden metrin mittainen kappale törmäsi Afrikassa Pohjois-Sudanin ilmakehään ja räjähti 37 km:n korkeudessa.lähde? Seuraavina viikkoina löydettiin useita räjähtäneen kappaleen sirpaleita maanpinnalta.

Maan lähelle tulevat asteroidit[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Aina silloin tällöin uutisoidaan Maan lähelle tulevista asteroideista. Ne kuuluvat muun muassa Apollo- ja Aten-ryhmiin. Melko uhkaavana on pidetty asteroidia 99942 Apophis, joka ohittaa maan huhtikuussa 2029 noin 35 000 kilometrin päästä, eikä se nykynäkemyksen mukaan törmää Maahan. Asteroidi tulee näkymään 3,3 suuruusluokan tähtenä. Tämän kokoinen asteroidi näkyy näin lähellä noin 1 300 vuoden välein. Vuonna 2036 tämä sama asteroidi tulee niin lähelle, että se uhkaa törmätä Maahan todennäköisyydellä 1:45000.lähde? Pahin mahdollinen suuren tuhon aiheuttaja on nykytiedon mukaan (29075) 1950 DA, joka uhkaa törmätä Maahan todennäköisyydellä 1:300 16. maaliskuuta 2880.lähde? Törmäystodennäköisyys on tuhatkertainen muihin Maan lähelle tuleviin asteroideihin verrattuna.

Impaktien torjunta[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Kansainvälinen kiinnostus[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Yhdysvalloissa [13], Euroopan unionin alueella ja Venäjällä on vuonna 2010 käynnissä erilaisia asteroidien etsintäohjelmia, joilla koetetaan etsiä Maata uhkaavia asteroideja. Yhdysvaltain ilmavoimilla oli kylmän sodan uhkakuvattomana aikana 1990-luvun alussa suurehko asteroidiuhkaan liittyvä tutkimusohjelma. Euroopan avaruusjärjestön "Avaruustilannekuva"-ohjelman (SSA, Space Situational Awareness), joka alkoi vuonna 2008, teemat ovat avaruussää ja NEO-uhka, jossa NEO tarkoittaa maan liki lentävät kappaleet (Near-Earth Orbit), lähinnä asteroidit ja komeetat. Vuonna 2011 Euroopan komission 7. puiteohjelma aloittaa 4 miljoonan euron kokoisen tutkimusprojektin tästä asiasta siten, että eurooppalaisten tutkijoiden lisäksi hankkeeseen tulee yhdysvaltalainen ja venäläinen jne. osaaminen mukaan. Vuonna 2009 Venäjän avaruusjärjestö nosti teeman esille julkisuudessa. Yhdysvaltain presidentti Obaman esiin nostama ajatus, että NASA tekisi miehitetyn lennon asteroidille liittyy osaltaan tähän teemaan.

Nykyisin tunnetaankin noin 90 % yli kilometrin kokoisten Maan lähellä käyvien asteroidien radoista. Tarkoitus on aikaa myöten etsiä yhä pienempiä maata uhkaavia asteroideja.

Yhdysvaltalainen elokuvateollisuus on käsitellyt aihetta science fiction- ja toimintaelokuva-viihteen näkökulmasta. Elokuvat Deep Impact, Armageddon ja 2012 ovat 1990-luvulta nykyaikaan esitelleet ihmiskunnan pelastumista maahan törmäävän taivaankappaleen tuhon uhasta.

Vuoden 2010 lopulla Purduen yliopisto on alkanut jakaa "Impact Earth" -ohjelmaa suurelle yleisölle ilmeisesti mielipideilmaston muokkaustoimena.[14] Euroopan avaruusjärjestön Saksan keskuksessa pidettiin lokakuun lopulla 2010, jossa vaadittiin globaalia "toimeenpanosuunnitelmaa" asteroidiuhan torjumiseksi. Tämä on hyvin samanlaista propagandaa yleisen mielipiteen puolelle saamisessa kuin se, jota kylmässä sodassa teki "sotilaallis-akateemis-teollinen kompleksi".[15] Pitkälle kyse kuitenkin on eri maiden rakettiteolliisuuden työllistämisestä. Joulukuussa 2010 Los Alamosin kansallinen laboratorio, Yhdysvaltain ydinaseiden kehittäjä, on ilmaissut kantanaan, että uhkaavat asteroidit tulisi torjua ydinaseilla.[16] Täten ohjelman rahoituksen haun lobbauksessa ollaan palattu kylmän sodan jälkeisen Yhdysvaltain sotilasilmailun ja aseteollisuuden laman aikaiseen skenaarioon. Joulukuussa 2010 NASAa kehotettiin kehittämään "asteroid hunting spacecraft", joka tässä yhteydessä on avaruusteleskooppi, joka etsii NEO-kappaleita. Asiaa varten on kirjoitettu Yhdysvaltain liittovaltion lakiin toteutusvaatimus kongressiedustaja George E. Brown, Jr.:n nimeä kantava "Near-Earth Object Survey", joka on osa vuoden 2005 NASA budjettilakia. NASAn neuvoa-antavaan komiteaan on luotu "Ad-Hoc Task Force on Planetary Defense"-jaos. Ball Aerospace on esiintynyt teollisuuden edustajana asian poliittisessa edistämisessä.[17]

Elokuun jälkipuolella 2011 järjestettiin asteroidiuhan torjunnasta kansainvälinen kokous Kaliforniassa.[18]

Rajallisen kyvyt torjuntaan[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Nykyisin ei ole kokeiltua, luotettavaa keinoa asteroidin Maahan tapahtuvan törmäyksen torjumiseksi. Usein on ehdotettu maata uhkaavien asteroidien räjäyttämistä ydinaseilla höyryksi. Suurten, yli kilometrin läpimittaisten asteroidien tapauksessa tämä vaatisi nykyisiä suurempia vetypommeja. Yhden TNT-megatonnin suuruisen ydinräjähteen voima rikkoisi arviolta 200–300 m:n läpimittaisen kivisen asteroidin ja saattaisi hajottaa jopa 1 km:n läpimittaisen löyhän kivikasatyyppisen asteroidin, jos pommi voitaisiin asentaa asteroidin sisälle[19]. Monet asteroidit ovat löyhiä kivikasoja. Pommin toimittaminen asteroidin sisälle voi sinänsä olla ylivoimainen tehtävä.

Teoriassa on mahdollista rakentaa hyvin suuria vetypommeja, sillä laskennallista ylärajaa vetypommin koolla ei ole. Ydinräjähteen pelätään rikkovan asteroidin kymmeniksi - tuhansiksi kappaleiksi, jotka voisivat olla Maan ilmakehään osuessaan yli 35-metrisiä ja siis aiheuttaa hyvin suurta tuhoa maan pinnalla. Lukuisten yksittäisten kappaleiden lopullinen tuhoaminen ennen törmäystä maahan on huomattavan vaikeaa.

On myös ehdotettu,lähde? että ydinräjäytyksiä käytettäisiin asteroidin pinnassa ikään kuin raketin pulsseina eli muuttamaan asteroidin rataa. Ydinräjähdyksen tulipallon kaasut ja pois sinkoava asteroidin aines toimisivat rakettimoottorin tavoin. Monien pienien pommien räjäyttely sopivilla hetkillä asteroidin pinnasta saattaisi ajaa asteroidin pois maata uhkaamasta. Asteroidin massaominaisuudet, pyöriminen ja rajallinen lujuus voivat tehdä tällaisten suunnattujen räjäytysten toteutuksen hyvin vaikeaksi suunnitella ja toteuttaa.

On myös ehdotettu, että suuren avaruuslaitteen osuma voisi muuttaa asteroidin rataa. Euroopan avaruusjärjestö ESA tutkii tätä Don Quijote -ohjelmallaan.[20] Asteroidin pintaan voisi sijoittaa massanheittimen, jonka rekyylivoima muuttaisi asteroidin rataa. Samalla tavoin toimisi asteroidin pinnalle sijoitettu raketti. Tällaisen massiivisen avaruuslaitteen rakentaminen ja kuljettaminen asteroidin pinnalle maksanee vähintään miljardeja euroja.

Jos asteroidin torjumiseen on huomattavan pitkä aika eli useita vuosia, asteroidin rataa voi muuttaa hitaasti raskaan avaruuslaitteen omalla vetovoimalla. Avaruuslaitteen paikkaa vaihtelemalla voisi asteroidia ohjailla vapaasti, mutta hitaasti. Toistaiseksi on pystytty rakentamaan noin 100 tonnin painoinen maan matalalla kiertoradalla toimiva avaruusasema. Se on koottu useiden kymmenien kantorakettilaukaisujen avulla noin kymmenessä vuodessa. Suurempi massa ja sen kuljettaminen pois maan kiertoradalta vaatii paljon suuremman operaation.

Asteroidiin voisi kohdistaa peileillä Auringon säteilyä polttopisteeseen. Polttopisteeseen kohdistuva lämpöenergia kaasuunnuttaa asteroidin materian, mikä vaikuttaisi rakettimoottorin tavoin. Peilien kohdistaminen asteroidiin jatkuvasti vaatii joko peilejä ympäri maapalloa tai avaruuteen sijoitettavia peilejä. Jos peilien kokonaispinta-alan tulee olla hyvin suuri, tällä voi olla negatiivia vaikutuksia maapalloon.

Asteroidi voitaisiin kääriä aluminoituun PET-muovikelmuun tai kuorruttaa säteilyä heijastavalla pölyllä, joka muuttaisi Auringon säteilypaineen kautta sen rataa. Asteroidin tielle voitaisiin luoda höyry- tai kaasupilvi, joka hidastaisi sen liikettä ja ehkä siten estäisi sen osumisen Maahan. Höyry voitaisiin joissain tapauksissa ottaa läheltä kulkevan komeetan aineksesta. Näissäkin lento asteroidille suorittamaan sen pinnan muuttaminen on valtava tehtävä.

Pekingiläisen Tsinhua-yliopiston tutkijat ovat ehdottaneet "vuonna 2036 Maahan mahdollisesti törmäävän" asteroidin suunnan muuttamista törmäyttämällä siihen aurinkopurjeella varustettu avaruusalus riittävän kaukana Maasta, jolloin törmäys muuttaa asteroidin lentokulmaa ja se ohittaa maan.[21]

Impaktien matematiikkaa[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Maahan törmäävän pallomaisen, vakiotiheyksisen, pystysuoraan iskevän asteroidin törmäysenergia E saadaan kaavasta[22]

E = \frac{2}{3} \pi \rho R^3 v^2,

jossa

  • \scriptstyle\pi = pii (3,1416...)
  • \scriptstyle\rho = törmäävän kappaleen tiheys kg/m3, kivelle tyypillisesti 3000 kg/m3, raudalle 7800 kg/m3
  • R = kappaleen säde metreinä (huomaa: ei läpimitta, joka yleensä ilmoitetaan asteroidista)
  • v = nopeus m/s

Monesti törmäysenergia ilmoitetaan TNT-tonneina eikä jouleina, esimerkiksi

Niinpä törmäysenergian E TNT-tonneina voi laskea kaavasta

E =\frac{\rho d^3  v^2}{15982100},

missä

  • \scriptstyle\rho = ominaistiheys kg/dm3 (ei kg/m3), esimerkiksi vedelle noin 1.0
  • d = läpimitta metreinä (huom. läpimitta)
  • v = nopeus km/s (huomaa: ei m/s).

Asteroiditörmäys synnyttää kraatterin, jonka läpimitta D on

D = 1.8 rp0.11 rt -1/3 g-0.22 L0.13 E0.22 (sin q)1/3,

missä

  • rp = iskevän meteoriitin, asteroidin tms. tiheys, kiviselle keskimäärin 3000 kg/m3, rautaiselle noin 7800 kg/m3
  • rt = kohdemateriaalin tiheys kg/m3 Maan kivi yleensä noin 2600 kg/m3
  • g = painovoiman kiihtyvyys pinnalla m/s (Maa = 9,80)
  • L = törmäävän kappaleen läpimitta, huomaa: läpimitta, ei säde
  • E = törmäysenergia jouleina, yllä olevasta yhtälöstä
  • q = törmäyskulma asteina, yleensä

Törmäyksen synnyttämä maanjäristys on Richterin asteikolla

M = 0.67 · log10 E - 5.87.

Impaktin aiheuttama kiven höyrystymisestä johtuva eroosio eli maan kuluminen voidaan ilmaista yhtälöllä

Mv = (0.4 vi2 Mp) / ev,

missä

  • Mv = vapautuneen kivihöyryn massa
  • vi = törmäysnopeus
  • Mp = törmääjän eli impaktorin massa
  • ev = silikaattikiven höyrystymisenergia (5.7 · 107 J/kg)

Asteroiditörmäysten eli impaktien toistumistiheyksiä[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Arvioituja asteroiditörmäysten toistumistiheyksiä.[23] Eri lähteissä tiedot esimerkiksi 50 metrin läpimittaisten kappaleiden toistumistiheyksistä vaihtelevat melkoisesti. Alle 500 metrin läpimittaisen kappaleen räjähdys aiheuttaa paikallista tuhoa alle satojen kilometrien säteellä ja enimmillään maanosan laajuisia vaikutuksia. Alle 1 km:n läpimittainen kappale aiheuttaa korkeintaan maanlaajuista tuhoa, ja 1–10 km:n läpimittaisen kappaleen törmäysräjähdys tuhoaa kokonaisia maanosia, ja lievemmät vaikutukset ulottuvat koko maailmaan[24].

Läpimitta Kineettinen energia Tuhoutunut alue Keskimääräinen väli Asutulle alueelle osumisen väli Arvioitu kuolleiden määrä
(m) Mt TNT km² v v v
50 10 1900 100 v 900 v 1 miljoonaa
100 75 7200 1000 v 8000 v 3 miljoonaa
200 600 29 000 5000 v 30 000 v 14 miljoonaa
500 10 000 70 000 40 000 v 180 000 v 30 miljoonaa
1 km 75 000 200 000 100 000 v 290 000 v 60 miljoonaa
2 km 1 miljoonaa MT hyvin suuri 1 miljoonaa v. 1 miljoona v. 1,5 miljardia

50 metrin läpimittainen kappale, jollainen aiheuttaa suunnilleen Tunguskan räjähdyksen luokkaa olevaa tuhoa, osuu Maahan 100 vuoden välein, mutta asutulle alueelle 900 vuoden välein ja johonkin kaupunkiin 1 miljoonan vuoden välein.

Törmäyskulman vaikutus impaktikraatteriin[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Vaikka törmäävän kappaleen suunta poikkeaisikin pystysuunnasta melko paljon, syntyvä kraatteri on pyöreä. Jos törmäyskulma on alle 45 astetta, törmäysheitteen jakautuma poikkeaa ympyrästä. Jos törmäyskulma on alle 15 astetta, niin kraatterin muoto muuttuu. Jos kulma on noin viisi asetta, poikkeama ympyrästä on selvä[25].

Impaktin vaikutustaulukko[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Suurten asteroidien arvioituja törmäysvaikutuksia Maahan asteroidin läpimitan perusteella.

Törmääjän läpimitta 1 km 2 km 5 km 10 km
Törmäysenergia
miljoonaa megatonnia
0,1 1 10 100
Törmäysväli
keskimäärin vuosia
200 000 500 000 10 miljoonaa 100 miljoonaa
Kraatterin läpimitta
reunasta reunaan
ennen sortumista
24 km

[11 km]

46 km

[20 km]

100 km

[40 km]

200 km

[70 km]

Etäisyys, jolla tulipallo
sytyttää palavan materiaalin
tuleen muutamassa sekunnissa
150 km 250 km 600 km, kuuma heite lentää kauemmas 1800 km, kuuma heite lentää kauemmas
Etäisyys, jolla on 4 PSI:n ylipaine ja jossa tuulen nopeus on 500 km/h, rakennukset tuhoutuvat, myös heitepommitus

[Etäisyys, jolla on 1 psi:n ylipaine] ja jossa puut kaatuvat, ikkunat särkyvät tuntien kuluessa

130 km

[300 km]

180

[400 km]

470 km

[1100 km]

1800 km

[4000 km]

Pöly ja törmäysjäte
satavat kuukausien kuluessa
tälle säteelle
niin paksuna, että
syntyy mutamyrskyjä
300 km 400 km 1100 km 4000 km
Alue, jolla
tulimyrsky syttyy
tuntien kuluessa
satavasta
törmäysheitteestä
Paikallinen Paikallinen

(600 km säde)

Alueellinen

(5000 km säde)

Globaali tunneissa
Maanjäristys,
hurrikaanit ja tsunami,
tuntien-kuukausien
kuluessa
Alueellinen Alueellinen Maailmanlaajuinen Maailmanlaajuinen
Taivas tummenee pölyn, noen ja rikkidioksidin takia Alueellinen jäätyminen viikoiksi, keskimääräiset, Tamboran räjähdyspurkausta vastaavat maailmanlaajuiset vaikutukset. Taivas pimeintä pilvipeitteistä taivasta tummempi, lämpötila laskee koko maailmassa 8 C viikoiksi, sitten keskimääräisiä vaikutuksia kuukausien ajan, ei kesää. Vakavia maailmanlaajuisia vaikutuksia, päivä muuttuu yöksi kuukausiksi. Hyvin vakavia maailmanlaajuisia vaikutuksia. päivä muuttuu yöksi vuosiksi, jäätävät olot rannikoiden ulkopuolellakin, KT-tapahtuman talvi kesti 3 vuotta.
Happosateet,
pyrotoksiinimyrkyt tulipaloista
ja raskasmetalleista
Paikallisia, kesto kuukausia. Paikallisia, kesto kuukausia. Maailmanlaajuisia, kesto vuosia. Maailmanlaajuisia, kesto vuosia.
Otsonikerroksen tuho,
UV-säteilyriski
Osittainen paikallinen tuho vuosiksi. Vakavaa maailmanlaajuista tuhoa vuosiksi. Täydellinen maailmanlaajuinen tuho vuosiksi. Täydellinen maailmanlaajuinen tuho vuosikymmeniksi.
Maailmanlaajuinen
lämmön nousu (kasvihuoneilmiö)
vesihöyryn ja
CO2:n takia.
Mitätön Pieni, kesto vuosia Keskim, kesto vuosikymmeniä Suuri, kesto satoja vuosia
Maailmanlaajuinen iridiumkerros,
nanogrammaa cm2,
iridium on impaktin
tunnus kerrostumissa
0,4 2 8 80
Kasvien kasvu ja
joukkotuhot
Häiriintyy kuukausiksi,
joitakin maailmanlaajuisia
kasvuhäiriöitä.
Häiriintyy vuosiksi, joitakin paikallisia joukkotuhoja. Maailmanlaajuisia kasvivaurioita. Yhteyttäminen pysähtyy kuukausiksi. Kasvipeitteen palautuminen vie kymmeniä vuosia. Suuria alueellisia joukkotuhoja. Satoja vuosia. Suuria maailmanlaajuisia joukkotuhoja.

[26]

Impaktin synnyttämän tsunamin säde[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Kun asteroidi törmää syvään veteen, se höyrystyy itse törmäysnopeuden liike-energian takia höyrystäen veteen tyypillisesti 20 kertaa läpimittansa syvyisen kraatterin. Tämän täyttyminen ja mahdolliset merenpohjan muodonmuutokset synnyttävät valtavan aaltoilun ja ulospäin leviävän hyökyaallon. Noin 70 000 km/h nopeudella törmäävä halkaisijaltaan 100 m asteroidi synnyttää veteen 2 km:n läpimittaisen kraatterin. Pitkään säilyvän, niin sanotun koherentin aallon pituus on 3-5 kertaa meren syvyys, joka on keskimäärin 4 km. Silloin alle kilometrin läpimittainen törmääjä synnyttää alle 20 km:n läpimittaisen kraatterin ja samanpituisen aallon, joka kuluu nopeasti levitessään ulospäin. Vain 3 % törmäyksen energiasta siirtyy tsunamiin.lähde? Mutta kilometriä suuremmat kappaleet synnyttävät koherentin, hyvin tuhoisan tsunamin. Samoin normaali 2 megatonnin suuruinen maanjäristysenergia tuottaa rannikkoseutuja tuhoavan tsunamin. Eräs arvio tsunamin korkeudesta[27]:

Tsunamin korkeus h 1000 km:n päässä

h = 7,8 · (D/406)3 · (V/20)2 · (M/3)0,54

jossa

  • D on kivisen asteroidin läpimitta
  • V törmääjän nopeus km/s 1-70, tyypillisesti 20 km/s
  • M asteroidin tiheys g/cm3, kivelle tyypillisesti 3, välillä 1-6, raudalle 7.8

Oletetaan törmääjäksi kivinen asteroidi, jonka nopeus on 20 km/s suhteessa maahan törmäyshetkellä.[28]

Asteroidin läpimitta m Syväveden aallon korkeus m
50 0.12
100 0.7
200 3
500 22
1 km 70
2 km 230

Taulukossa ilmoitetaan "vaarasäde" kilometreinä eli törmäyskohdasta laskettu säde, jonka sisällä hyökyaallon eli tsunamin korkeus on rannikolla 10 metriä tai suurempi. 10 m:n korkeus on tsunamin korkeus juuri sen iskiessä rantaan, matalassa vedessä tapahtuneen vahvistumisen jälkeen. Taulukon pystyakselilla on asteroidin läpimitta metriä ja vaaka-akselilla tsunamin kasvukerroin sen saapuessa rannikolle. Avomerellä tsunami liikkuu matalana, mutta nousee hyvin korkealle matalassa vedessä rannan lähellä.

Tsunamin kasvukerroin
Läpimitta 5 10 20 40
50 10 20 40 60
100 40 70 130 230
200 140 250 460 820
500 800 1400 2500 4400
1000 2800 5000 9000 16 000

Valtameret haihduttava törmäys[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Halkaisijaltaan yli 100 kilometrin kappaleen törmäys hävittää elämän Maan pinnalta paikallisesti tai jopa kokonaan. Maan historian alkuaikoina Maahan iskeytyi jopa satojen kilometrien läpimittaisia kappaleita, joiden törmätessä ilmakehä haihtui avaruuteen ja meret höyrystyivät.[29] Näin suuria törmäyksiä on saattanut sattua Maan historiassa jopa 6 kertaa ja nekin aivan planeetan historian alussa miljardeja vuosia sitten. Ksenonin isotoopeista on päätelty, että viimeinen ilmakehän tuhoava törmäys olisi tapahtunut noin 80 miljoonaa vuotta Kuun synnyn jälkeen, eli noin 4,45 miljardia vuotta sitten.

Merissä on vettä 1,4 · 1021 kg, minkä haihtuminen vaatii 2,5 · 106 J/kg, kun lämpötila pitää nostaa kriittiseen pisteeseen (675 K) [30], missä vesi haihtuu suurissakin paineissa. Tähän tarvitaan energiaa noin 4 · 1027 J.

Läpimitaltaan 500 km asteroidin massa on noin 2 · 1020 kg. Jos se törmää tavanomaisella 14 km/s nopeudella, vapautuu energiaa (massa · nopeus · nopeus) / 2 = 2 · 1028 joulea, mikä on 20 % merien haihtumiseen vaadittavasta energiasta. Törmäys synnyttäisi arviolta 1500 km:n levyisen kraatterin. Sulanutta kiveä roiskuisi ympäristöön ja höyrystyisi noin 5 · 1020 kg. Maan kaasukehä korvautuisi silloin kuumalla kivihöyrystä koostuvalla kaasukehällä, jonka paine olisi noin 100 baria, lämpötila 2300 kelviniä (K) ja korkeus 40 km. Meri kiehuisi pinnasta ja haihtuisi kaasukehästä avaruuteen. Syvemmällä meri olisi viileämpää. Pinnan lämpötila nousisi 3200 K:n lämpötilaan metrien paksuisen kivikerroksen sataessa päivittäin. Maan pinta sulaisi ehkä 10 metrin syvyydeltä, ja mahdollinen elämä katoaisi noin 800 metrin syvyyteen, jossa lämpötila olisi yli 1000 K. Kivisade loppuisi parissa kuukaudessa ja ilmakehän yläosa viilenisi 300 kelviniin, mutta meret haihtuisivat alemmissa ilmakehän osissa, kunnes kaasukehä saavuttaisi meren pinnalla veden kastepisteen. Tämä vaihe kestäisi noin 900 vuotta. Kun kaasukehä olisi jäähtynyt alempaa, alkaisi 200 vuoden vesisade[31]. Joidenkin uusien tulosten mukaan suuren pommitukset törmäykset eivät olisi kyenneet hävittämään alkanutta bakteeritasoista elämää maapallolta.

Katso myös[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Lähteet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

  1. Esitelmä maanjäristyksistä ja tapaninpäivän tsunamista Ursa. Viitattu 6.11.2007.
  2. Robert Marcus, H. Jay Melosh, and Gareth Collins: Earth Impact Effects Program University of Arizona, Lunar and Planetary Laboratory. Viitattu 7.3.2009.
  3. http://www.permanent.com/a-impact.htm
  4. a b http://astro.wsu.edu/worthey/astro/html/im-meteor/tunguska.html
  5. a b Gavinrymill.com Evaluating the Threat of Meteorite Impacts. (englanniksi)
  6. http://volcanoes.usgs.gov/jwynn/1998SciAm-Wabar.pdf
  7. Tiede 6/2009, 9.6.2009, s. 10.
  8. Michael Paine: Environmental Damage from Asteroid and Comet Impacts 27 May 2004. (englanniksi)
  9. http://www.oberlin.edu/faculty/bsimonso/group9.htm
  10. http://www.phenomena.org.uk/Landmarks9.htm
  11. Asteroid Impact -Probability of an Asteroid Impact (englanniksi)
  12. John Spray: Zhamanshin 11.3.2008. Fredericton, New Brunswick, Canada: Planetary and Space Science Centre University of New Brunswick. (englanniksi)
  13. http://www.space.com/news/asteroid-threat-early-warning-system-proposed-100820.html
  14. http://www.spacedaily.com/reports/Purdue_Unveils_Asteroid_Impact_Effects_Calculator_999.html
  15. http://www.space.com/news/asteroid-threat-global-action-plan-101109.html
  16. http://www.space.com/scienceastronomy/hazardous-asteroid-nuclear-blast-101213.html
  17. http://www.space.com/news/nasa-neo-asteroid-spacecraft-101221.html
  18. http://www.spacedaily.com/reports/Asteroid_Impact_on_Earth_Experts_Review_Global_Response_and_Mitigation_Steps_999.html
  19. Tähdet ja avaruus 5/20009, s. 30.
  20. http://www.esa.int/SPECIALS/NEO/SEMZRZNVGJE_0.html>
  21. Chinese scientists come up with plan to save Earth from asteroid hit, www.ria.fi, 18.8.2011
  22. Dennis Joseph Cowles: Impacts and Impact Processes (englanniksi)
  23. Michael Paine: AUSTRALIAN SPACEGUARD SURVEY Tsunami from Asteroid/Comet Impacts.
  24. Tähdet ja avaruus 5/2009, s. 29.
  25. Tähdet ja avaruus 2009, numero 5, s. 53.
  26. Michael Paine: Environmental Damage from Asteroid and Comet Impacts 27.5.2004.
  27. http://users.tpg.com.au/users/tps-seti/spacegd7.html#hills_paper
  28. http://users.tpg.com.au/users/tps-seti/spacegd7.html
  29. Viimeinen ilmakehän tuhoava törmäys
  30. http://209.85.129.132/search?q=cache:_fB6OAnipRgJ:www.helsinki.fi/~ridderst/luento5.pps+t%C3%B6rm%C3%A4ys+200+km+meret+asteroidi&hl=fi&ct=clnk&cd=1&gl=fi M. Ridderstad 29.1.2008, Ajoittaminen
  31. http://vanha.sci.utu.fi/astrobiologia/TKU07/TKU_2007_C1_verkkoon.pdf Jälkiseuraukset

Aiheesta muualla[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]