Symulacja skutków uderzenia dużego obiektu w czasie rzeczywistym

Co spowodowało zagładę dinozaurów? Ponad 40 lat temu naukowiec Louis Alvarez zaproponował, że wymarcie dinozaurów oraz wielu innych rodzajów flory i fauny spowodowało uderzenie dużej planetoidy. Następnie wykryto krater Chicxulub, leżący w północnej części półwyspu Jukatan w Ameryce Środkowej.

W ciągu kolejnych lat różne zespoły naukowców proponowały inne przyczyny wymarcia dinozaurów, w tym szybkie zmiany klimatyczne i silne erupcje wulkanów. Dziś wydaje się, że zagłada dinozaurów nadeszła w trakcie długoterminowych zmian klimatycznych na Ziemi, a samo uderzenie planetoidy lub komety mogło zarówno rozpocząć lub zakończyć ten proces. Kres dominacji dinozaurów nastąpił 66 mln lat temu.

A gdyby dziś...

Co by się stało, gdyby tej samej wielkości planetoida lub kometa uderzyła dziś w to samo miejsce na Ziemi? Poniższe nagranie prezentuje efekty uderzenia obiektu o średnicy 17 km i gęstości 2,63 kg na metr sześcienny (“skalistej komety"). Przez pierwszą godzinę symulacji czas przebiega w trybie “rzeczywistym", zaś koniec symulacji to kilka różnych efektów na skalę globalną.

Bardzo szybko efekty tego impaktu są globalne - od pożarów po fale tsunami. Na tym jednak wpływ się nie zakończy - wybity pył pozostanie przez lata w atmosferze, znacznie ograniczając ilość energii słonecznej docierającej do powierzchni Ziemi.

Wypatrując niebezpieczeństw

Żartobliwie można napisać, że największą różnicą pomiędzy dinozaurami a ludzkością, to brak programu kosmicznego dinozaurów. Jest pewne, że wcześniej czy później (w skali milionów lub dziesiątek milionów lat) w Ziemię uderzy kolejny obiekt o wielkości kilkunastu kilometrów. W odróżnieniu od dinozaurów, ludzkość ma jednak szansę wykryć ten obiekt zanim “będzie za późno".

Dzięki misjom kosmicznym, jak również coraz bardziej zaawansowanym obserwacjom astronomicznym każdego roku odkrywa się dziesiątki tysięcy komet i planetoid. Większość z nich krąży z dala od orbity naszej planety, ale kilkadziesiąt tysięcy przecina orbitę Ziemi.

Aktualnie (stan na koniec lutego 2021) ludzkość zna 2173 planetoid, które mają status “potencjalnie groźnych" (ang. Potentially Hazardous Asteroid). Są to obiekty o średnicy większej od 140 metrów - jest to granica wielkości uznawanej za wystarczającą do wyrządzenia na Ziemi szkód na skalę globalną. 158 z obiektów PHA ma średnicę większą od kilometra. Największym PHA jest planetoida 1999 JM8 (53319) o średnicy około 7 km.

Oczywiście, z czasem populacja obiektów bliski Ziemi (NEO) i wspomnianej niebezpiecznej grupy PHA będzie się zmieniać. Planety takie jak Jowisz mogą skierować dotychczas “niewinne" planetoidy ku wewnętrznej części Układu Słonecznego. Dużym ryzykiem mogą być także komety, o bardzo wydłużonych orbitach, które trudno wykryć aż do momentu zbliżenia się do wewnętrznych regionów naszego układu planetarnego. Czas od odkrycia do impaktu może być w tym przypadku liczony w zaledwie miesiącach - w przypadku dużych planetoid PHA mowa bardziej o ryzyku uderzenia za kilkanaście lub kilkadziesiąt lat (po wielu obiegach wokół Słońca).

Poszukiwanie obiektów, które mogą zagrozić naszej planecie to ważna część programu kosmicznego. Jak na razie praktycznie całość poszukiwań wykonuje się z powierzchni Ziemi lub niskiej orbity okołoziemskiej. Ogranicza to możliwości monitorowania obiektów nadlatujących “od strony Słońca". Dlatego co jakiś czas różne środowiska naukowe sugerują wysłanie misji obserwacyjnych na mniejsze orbity - np. podobne do orbity Wenus.

(K, WZS, SD)