Co se stane, když se největší kometa Sluneční soustavy srazí se Zemí?

Foto: WikiImages/Pixabay

Nedávno objevená kometa Oortova oblaku, Bernardinelli–Bernstein, má největší známé jádro: 119 km. Tady je popis, co by to mohlo udělat se Zemí

Tam venku, v odlehlých zákoutích Sluneční soustavy, číhá na planetu Zemi velká existenční hrozba: Oortův oblak. Vznikla na počátku Sluneční soustavy a z velké části sestává ze zbytků primitivního materiálu, který vedl ke vzniku našeho Slunce a planet. Cokoli, co nebylo odvařeno Sluncem nebo uzamčeno v planetárních, měsíčních, asteroidech nebo objektech v Kuiperově pásu, které dnes máme, zůstalo ve sféroidním oblaku, kdekoli od tisícinásobku vzdálenosti Země-Slunce, až po jeden nebo dva světelné roky daleko, napsal server Freethink.

Dnes tato tělesa, většinou směs ledu a kamení, zůstávají na pomalých, kvazi stabilních drahách v nejhlubších zákoutích naší Sluneční soustavy. Ale jednou za čas náhodné gravitační setkání naruší oběžnou dráhu konkrétního objektu a pošle jeden pohyb do vnitřní Sluneční soustavy. I když mají periody, které mohou trvat miliony let, nesprávné gravitační „pošťuchnutí“ z jiného masivního tělesa by mohlo kterékoli z nich poslat na kolizní kurz k Zemi.

Zatímco kometa Bernardinelli–Bernstein, nejhmotnější kometa, jaká kdy byla objevena, nezasáhne Zemi při tomto současném průchodu Sluneční soustavou, daleká budoucnost si každý může domyslet. Zde je to, co by se stalo, kdyby došlo ke srážce.

Existují tři hlavní obavy, kdykoli objekt zasáhne Zemi, pokud jde o škody, které způsobí.

1. Jak masivní je objekt. Více hmoty se rovná více energie předané Zemi, což se promítá do větší destrukce. Pokud byste zdvojnásobili hmotnost impaktoru, zdvojnásobila by se také energie předaná Zemi.
2. Jak rychle se objekt pohybuje. Čím rychleji se objekt pohybuje, tím větší množství kinetické energie s sebou přináší a tato energie se při dopadu rozptýlí do Země, což způsobuje škodlivé účinky, kterých se správně obáváme. Pokud zdvojnásobíte rychlost impaktoru, energie předaná Zemi se zčtyřnásobí; energie se měří jako druhá mocnina relativní rychlosti impaktoru vůči Zemi.
3. Z čeho je objekt vyroben. Kompozice není všechno, ale předmět, který je „kamenatější“, je obecně nebezpečnější než ten, který je „ledovější“, a to z několika důvodů. Asteroidy s větší pravděpodobností dosáhnou země a vytvoří impaktní kráter, zatímco komety s větší pravděpodobností vytvoří vzdušné výbuchy. Komety mají více těkavých látek, takže je pravděpodobnější, že se rozdělí na menší fragmenty, z nichž některé mohou Zemi úplně minout, a ty, které nás zasáhnou, jistě rozptýlí část své energie v atmosféře. Konečně, asteroidy obsahují větší zlomek prvků, které jsou absolutně toxické při požití nebo vdechnutí, takže jsou také větší hrozbou pro život.

Existují samozřejmě další obavy, jako je místo nárazu a úhel dopadu, ale ty jsou relevantní pouze tehdy, když máte menší dopady: druhy, které pravděpodobně nezpůsobí masová vymírání. Obecně platí, že pokud byste měli na Zemi zasáhnout objekt o průměru v řádu kilometru nebo více, představovalo by to druh existenční hrozby, která by nejen způsobila konec lidské civilizace, ale i ohromný zlomek civilizačních druhů, které se dnes na Zemi vyskytují.

Jako referenční bod lze uvést, že objekt, který zasáhl Zemi před 65 miliony let a způsobil to, co historicky známe jako páté velké masové vymírání, byl  téměř jistě asteroid a ne kometa . Znalosti, které jsme získali o kráteru Chicxulub, včetně jeho velikosti, stejně jako vrstva popela bohatého na iridium nalezená po celé zeměkouli ve vrstvách sedimentárních hornin, silně naznačují, že impaktorem byl asteroid. Asteroidy také mnohem pravděpodobněji narazí na Zemi než komety, jako asteroidy:

• jsou skoro všechny ve stejné rovině jako planety na začátku,
• jsou v relativně těsné blízkosti největšího gravitačního rušiče naší sluneční soustavy, Jupiteru,
• a přicházejí na Zemi z mnohem menší vzdálenosti než komety, takže přímý zásah je pravděpodobnější.

Celkově vzato, to, co známe jako událost vymírání K-Pg, bylo pravděpodobně způsobeno skalnatým objektem pocházejícím z pásu asteroidů, který měl průměr přibližně 10 kilometrů.

Možná si myslíte, že je to působivé, a jistě, v některých ohledech opravdu je. Ale zde jsou některá fakta, která by mohla tuto událost, jakkoli katastrofickou, trochu posunout do perspektivy.

• Typická hustota asteroidu je někde mezi 2 a 3 gramy na centimetr krychlový, což znamená, že u 10 kilometrů širokého asteroidu, který zasáhl naši planetu před 65 miliony let, byla  jeho celková hmotnost  někde kolem několika ~10 ¹⁵  kilogramů, resp. několik bilionů tun.
• Asteroidy, když se rozruší tak, že přejdou do vnitřní Sluneční soustavy, obvykle křižují oběžnou dráhu Země rychlostí kolem 25 kilometrů za sekundu. Vzhledem k tomu, že Země obíhá kolem Slunce rychlostí asi 30 kilometrů za sekundu a že asteroidy i Země obvykle obíhají kolem Slunce ve stejném obecném směru, je  typická dopadová rychlost  asteroidu, který dopadne na Zemi, kolem 17-20 km/s.
• Když dáme tyto faktory dohromady, celková energie tohoto dopadu byla někde v kulise 10 ²⁴  J, ať už jsou nejistoty jakékoli.

Ale objekt srovnatelné hmotnosti přicházející z dalekých končin Oortova oblaku by měl mnohem větší rychlost dopadu, a proto by Zemi předal mnohem větší množství energie. A kometa Bernardinelli-Bernstein, která je v současné době na cestě do Sluneční soustavy ze vzdálenosti více než půl světelného roku, se ani zdaleka neblíží „srovnatelné hmotnosti“ s impaktorem K-Pg.

Kometa Bernardinelli-Bernstein nyní místo toho drží rekord jako kometa s největším dosud viděným jádrem  s průměrem odhadovaným na 119 kilometrů (asi 74 mil)  podle nejnovějších dat Hubbleova vesmírného dalekohledu. Dříve údaje ALMA  naznačovaly průměr, který byl ve skutečnosti o něco větší: 137 km (85 mil), ale nový odhad má výrazně menší nejistoty.

Dokonce i při mnohem nižší hustotě, protože komety jsou typicky kolem 0,6 gramu na krychlový centimetr, se obrovská velikost tohoto objektu promítá do fantasticky velké hmoty. Pamatujte si, že když zdvojnásobíte průměr (nebo poloměr) předmětu, efektivně vytvoříte osmkrát větší objem. Vzhledem k tomu, že kometa Bernardinelli-Bernstein má více než desetinásobek průměru předpokládaného impaktoru K-Pg, přichází s více než 1000krát větším objemem, což jí dává odhadovanou hmotnost někde kolem 5 × 10 ¹⁷  kg a možná i více.

Pamatujte, že k nám nepřichází odněkud mezi oběžnou dráhou Marsu a Jupiteru, jako to dělají asteroidy, ale spíše z Oortova oblaku, a vy máte recept na bezprecedentní katastrofu.

Objekt, který spadne do vnitřní Sluneční soustavy z Oortova oblaku, získá rychlost především díky gravitaci Slunce. Přivést objekt do stejné vzdálenosti od Slunce, ve které se nachází Země, ze vzdáleného místa Oortova oblaku, znamená, že se bude pohybovat rychlostí přibližně 42 km/s.

Ale pokud zasáhnete samotnou Zemi, spadnete také do studny gravitačního potenciálu Země a Země samotná se vůči vám bude také pohybovat, když obíhá kolem Slunce. Když složíte všechny tři tyto efekty, zjistíte, že k většině dopadů dojde s určitým rozsahem rychlostí, ale obecně spadají mezi 50 a 60 km/s, neboli přibližně trojnásobek rychlosti, kterou obvykle má dopad asteroidu. A pamatujte: kinetická energie závisí na druhé mocnině rychlosti, takže trojnásobek rychlosti znamená devítinásobek energie.

Sečteno a podtrženo, když to spočítáme, zjistíme, že náraz mezi kometou Bernardinelli-Bernstein a Zemí by uvolnil celkové množství energie, které se pohybuje kolem 10 ²⁸  J.

Lidé jsou notoricky špatní v počítání s velkými, neintuitivními čísly, protože my standardně chápeme takové věci jako „nepředstavitelně velké“. Ale součástí krásy vědy je to, že je kvantitativní, a to znamená, že můžeme vypočítat – ne dokonale, ale s rozumnou aproximací – co by taková událost velkého rozsahu způsobila na Zemi.

Za prvé,  ne , nezničilo by to celou planetu. Dostatečně velký dopad, takový, který našemu světu předal dostatek energie, by byl schopen jej gravitačně uvolnit, ale to by vyžadovalo asi 20 000krát více energie než srážka mezi Zemí a kometou Bernardinelli-Bernstein. Vyhnuli bychom se alespoň nejkatastrofičtějšímu typu „zničení“, jaký existuje. Celkově by Země zůstala nedotčená.

To ale neznamená, že Země je bezpečná. Tato událost by byla tisíckrát až možná desettisíckrát tak energetická jako úder asteroidu, ke kterému došlo před 65 miliony let, a tento dopad zanechal kráter o průměru asi 200 kilometrů. Pokud by kometa Bernardinelli-Bernstein zůstala nedotčena, jako pevný objekt by zcela rozbila a přeskupila kůru všude po zemském povrchu, podobně jako se mnozí domnívají, že se stalo na povrchu Marsu, když jeho původní, velký, třetí vnitřní měsíc dopadl zpět na zemský povrch. rudá planeta, která vytváří šílenou marťanskou topografii, jakou vidíme dnes.

Foto: Thắng-Nhật Trần/Pexels

Ano, bude velké množství popela, prachu a úlomků vyhozeno do atmosféry a vysoko nad ní a dopad této velikosti může být dokonce dostatečně silný na to, aby vytvořil další satelity pro naši planetu: měsíce a měsíčky, i když takové, které jsou mnohem menší než náš dnešní Měsíc. Satelity, které splývají do velikosti několika kilometrů, nejsou vyloučené; mohli bychom skončit s něčím podobným Phobos nebo Deimos, stejně jako Mars v současnosti vlastní.

Ano, Země by byla pokryta příkrovem popela, který by blokoval Slunce, možná na měsíce v kuse, a velká část života na Zemi by vyhynula kvůli nedostatku slunečního světla.

Ale je možné, že i tvorové, kteří žijí v okolí hydrotermálních průduchů na dně oceánu, by byli takovým úderem zasaženi. Důvod? Náraz této velikosti by rozbil Zemi tak silně, že by vnější vrstvy naší planety, včetně atmosféry a oceánů, mohly být odhozeny z našeho povrchu a vyslány do vesmíru. Ačkoli samotná kometa pravděpodobně přinese na Zemi novou vodu a těkavé molekuly a část vody a atmosféry, která se nakopne, nakonec spadne zpět na Zemi, bude každému živému tvorovi při takovém dopadu hrozit vyhynutí.

Jediná možná záchrana je však tato: kometa tak velká, která se k Zemi přiblíží z Oortova mračna, zažije značné slapové síly způsobené zemskou gravitací a může se roztrhnout na řadu menších fragmentů. To je něco, co jsme pozorovali u dopadu komety Shoemaker-Levy v roce 1994 s planetou Jupiter, kde byly identifikovány celkem asi dva tucty velkých fragmentů.

I když každý z těchto fragmentů dopadl na Jupiter, gravitační síla Země je podstatně nižší než gravitační síla Jupiteru. Z toho vyplývá, že pokud by se jádro komety rozbilo dostatečně dopředu, což je velmi reálná možnost, je možné, že by většina hmoty tohoto objektu mohla Zemi úplně minout. Řada menších dopadů by byla stále špatná, jak pro lidi, tak pro všechny tvory na Zemi, ale vedla by k mnohem méně riskantnímu souboru výsledků pro pozemské oceány a atmosféru.

Bez ohledu na to, zda k tomu dojde nebo ne, budoucnost:

• měsíce temnoty,
• úplné narušení zemské kůry, oceánů a atmosféry,
• možné vyhození velkých částí všech tří,
• spěchání subkoruálního magmatu na povrch a dokonce i možné opětovné vynoření,
• a ohnivou bouři, která trvala desítky let nebo déle, od padajících trosek,

vystaví jakoukoli živou bytost, která přežije počáteční dopad (a související ohnivou kouli), riziku úplného vyhynutí.

Jeden z mýtů, který se často objevuje v diskusích, jako je tato, je: „Nechrání nás před potenciálním dopadem nějaký jiný objekt, jako je Měsíc nebo Jupiter? A i když je to vždy možné, šance nejsou v náš prospěch. Ve skutečnosti, když provedeme potřebné výpočty, zjistíme, že jakákoli další hmota ve sluneční soustavě celkově zvyšuje pravděpodobnost, že dojde k nárazu. Jupiter by mohl absorbovat většinu zásahů asteroidů a komet ve Sluneční soustavě, ale také to vede k čistému nárůstu počtu dopadů Země, ke kterým dochází asi o 350 %. Podobně dodatečná gravitace Měsíce zvyšuje pravděpodobnost dopadů na systém Země-Měsíc, čímž se zvyšuje četnost srážek se Zemí o ještě větší množství, než Měsíc absorbuje dopady, navzdory množství kráterů.

Pokud by kometa Bernardinelli-Bernstein skutečně zasáhla Zemi, je velmi rozumné, že by to byl buď konec Země jako „živé planety“, nebo by to zničilo veškerý život, který by byl složitější a diferencovanější než jednobuněčný organismus. Země by mohla skončit jako svět téměř bez vzduchu nebo by mohla ztratit téměř veškerou povrchovou vodu. Pokud bychom se vrátili milion let po takovém dopadu, mohli bychom zjistit, že celá geografie naší planety byla k nepoznání, protože se po tak silném dopadu znovu objevila.

Naštěstí se během tohoto přechodu do Sluneční soustavy kometa Bernardinelli-Bernstein nepřiblíží k dráze Saturnu, které dosáhne v roce 2031. Ale asi za 4,5 milionu let se vrátí. Pokud dojde k nesprávné sérii gravitačních setkání, přímý zásah by byl nejkatastrofičtější událostí, která nastala od dopadu, který vedl ke vzniku našeho Měsíce. Musíme zůstat stále ve střehu, protože naše vyhynutí je vždy vzdálené jen jeden darebný objekt.

Zdroj: Freethink