Konec světa jako důsledek kosmické srážky
Pavel Koten
Přednáška na Avalconu Speciál '99 konaném 27. - 29. srpna 1999 v Chotěboři


"Rok tisíc devět set devadesát devět sedmý měsíc
Z nebe přijde velký hrůzný král
Oživit velkého krále Angolmoisu.
Dřív než Mars zavládne štěstím."

(jeden z řady možných překladů jistého čtyřverší z knihy "Centurie" napsané středověkým mudrcem Nostrodamem)

Zatmění Slunce

Toto je prý jedno z mála čtyřverší, které Nostrodamus ve svých proroctvích takto přesně datoval. Máme rok 1999, sedmý měsíc před námi (podle gregoriánského kalendáře, podle našeho to připadne na říjen). Objeví se "konečně" onen tak dlouho očekávaný král hrůzy? Zavládne Mars jako bůh války? Ikdyž mezi námi, nevládne on neustále? Jak známo, podobných předpovědí konce světa byla už opravdu velká spousta, "velké naděje" byly kladeny například také na 11. srpna, kdy nastalo dnes už slavné úplné zatmění Slunce. Když pomineme některé jedince, například ty, pro něž zatažená obloha v podstatě znamenala konec světa (mám na mysli tu skutečnost, že kvůli tomu zatmění neviděli), zase jsme se konce světa nedočkali. Už je to skoro nudné, každou chvíli nám někdo dává novou naději a pořád nic. Dočkáme se tedy vůbec?

Vlevo: Tato série snímků byla pořízena během úplného zatmění Slunce 11. srpna v maďarském Siofoku. Expoziční doba jednotlivých snímků se postupně prodlužuje, což umožňuje zachytit různé oblasti korony. Autory snímků jsou P. a R. Cagašovi. [17.33 Kb, 800 x 471 px]

Zatmění Slunce

Alespoň částečně bych se nad tímto tématem chtěl dnes trochu zamyslet. Slůvkem "částečně" mám na mysli, že se budu věnovat té variantě konce světa, kterou je možná kolize naší Země s nějakým jiným tělesem. Musím vás ale předem varovat, odpovědi typu "Ano, dočkáme se a bude toho a toho dne", se během této přednášky nedočkáte. Původně jsem tu chtěl podal přehled o různých možných astronomických koncích světa, ale během přípravy jsem zjistil, že tato možnost, o které budu hovořit, je docela obsáhlé téma, na které by se dalo hovořit hodiny a hodiny a jelikož mi je navíc profesně docela blízké, zůstanu "jenom" u něj. Ostatně, když se tak nad tím zamyslíme, je to určitě nejpravděpodobnější možnost. Tím ale nechci nikoho strašit, je tomu jenom proto, že pravděpodobnost ostatních je ještě mnohem menší. Například je docela nemožné, aby v těsné blízkosti Země vybuchla supernova, aby se na nás zřítil náš Měsíc, či aby nás zcela nečekaně pohltilo naše Slunce. Třeba na tuto poslední variantu si budeme muset ještě pár miliard let počkat.

Vpravo: Další snímek pořízený během zatmění Slunce 11.srpna ukazuje jemné struktury sluneční koróny pozorovatelné právě díky zaclonění slunečního kotouče Měsícem. Autorem snímku je Dominik Pasternak. [14.13 Kb, 597 x 444 px]

Takže si během dnešní přednášky musíme vystačit "pouze" s planetkami či kometami. Ostatně toto téma je v posledních letech stále populárnější. Jistě řada z vás viděla například jeden z filmů "Drtivý dopad" nebo "Armageddon", jejichž autoři využívají právě téma srážky Země s nějakým tělesem pro rozehrání "superkatastrofického" příběhu. Dnes už nestačí nechat shořet mrakodrap či explodovat letadlo, to jsou docela maličké katastrofy, které by možná už ani diváky nezajímaly. Takže proč nevzít kus (no raději větší kus) meziplanetární hmoty a "fláknout" s ním o Zemi? Hned je tu prostor pro rozvinutí velkého příběhu, vždyť tato záležitost se netýká pouze obyvatel onoho mrakodrapu či cestujících v onom letadle, případně obyvatel vesnice, na které si jeho trosky usmyslí dopadnout, ale je to vskutku záležitost minimálně kontinentální, spíše ale globální.

Planeta Země

Jaká jsou tedy pravidla hry? Na jedné straně tu máme naši Zemi, těleso tvaru rotačního elipsoidu s rovníkovým průměrem 6378 km a střední hustotou rovnou 5,52 násobku hustoty vody, které se stihne otočit kolem své osy jednou za necelých 24 hodin. Kolem svého slunce obíhá ve střední vzdálenosti 1 AU, což je 149,6 miliónů km, rychlostí - a to nás vzhledem k našemu tématu docela zajímá - 30,3 km/s (hodnota pro perihel, na ostatních místech dráhy je to o něco menší) a stihne to, jak známo, jednou za pozemský rok, tedy 365,25 dne. Na povrchu této planety ťapká dnes už asi 6 miliard lidí, kteří svoji planetu tak trochu devastují a možná ten dlouho očekávaný konec světa přeci jenom uspíší. Že by velká nedočkavost? To jsme ale trochu odbočili, podívejme se raději, kdo stojí na druhé straně hřiště.

Vlevo: Barevný snímek planety Země byl pořízen sondou Galileo 11. prosince 1990 ze vzdálenosti 2,4 miliónu km. V horní části snímku je viditelná Afrika a Arabský poloostrov, v dolní bílá, Sluncem osvětlená Antarktida. Foto: NASA - Planetary Photojournal [25.10 Kb, 577 x 577 px]

O soupisce soupeře můžeme s klidem prohlásit, že je dosti rozmanitá. Nalezneme zde tělesa různých tvarů, rozměrů, která se pohybující různými rychlostmi po různých drahách. Problém spočívá právě v různosti těchto drah, v tom, že sem tam některá z nich dané těleso přivede do cesty naší planety a pak nastane srážka. Tedy záležitost, která nás z hlediska našeho vyprávění ohromně zajímá. Co se stane potom? Možností je hned několik, která nastane, to závisí hlavně na rozměrech a částečně i na rychlosti daného tělesa. O rychlostech můžeme prohlásit, že jsou omezeny dvěma hodnotami. Nejnižší možná vzájemná rychlost je 11,2 km/s, to je příspěvek zemské gravitace, horní hranicí je pak 72,8 km/s, což je součet nejvyšší možné parabolické rychlosti v perihelu Země (neboli bodě nejbližším Slunci) - hodnota 42,5 km/s - a už jednou zmíněné rychlosti Země v témž bodě, tedy 30,3 km/s. To platí samozřejmě pro tělesa Sluneční soustavy. Kdyby nějaké připutovalo z hlubin vesmíru mimo naši soustavu, mohla by jeho rychlost být vyšší. Ovšem to je dosud spíše hypotetická možnost, taková tělesa či tělíska sice zřejmě existují, ale dosud prokazatelně detekována nebyla a tak je vynecháme. Takže těleso už dorazilo k naší planetě, "vrhlo" se bezhlavě do její atmosféry a co se bude dít dále? To závisí především na jeho hmotnosti. Podle té rozlišujeme 4 různé fenomény, které mohou nastat.

Perseida

Prvním z nich jsou typické meteory, které můžeme spatřit pouhým okem, zaznamenat televizní kamerou nebo dalekohledem. Tyto jsou způsobeny tělísky s rozměry od 0,05 mm do 20 cm. Vezmeme-li v úvahu hustotu tělesa rovnou 3,5 násobku hustoty vody, což je typický meteorický materiál, tzv. chondrity, např. 2cm meteoroid letící rychlostí 15 km/s způsobí na obloze meteor, jehož jasnost je srovnatelná s nejjasnějšími hvězdami. Při vstupu do zemské atmosféry se takové těleso začne srážkami s molekulami vzduchu ohřívat, ta menší se prohřejí celá skrz naskrz, u těch větších se ohřeje jenom povrchová vrstvička. To se odehrává ve výškách od 300 do 100 km. Někde ve výškách kolem 80 - 90 km nad povrchem dosáhnou teploty kolem 2500 C a začne proces nazvaný ablace. Tento pojem v sobě zahrnuje tání, vypařování a fragmentaci (neboli dělení) tělesa. Rychlost meteoroidu se maličko snižuje a po prolétnutí několika kilometrů až pár desítek kilometrů končí, protože ztratil veškerou hmotu. Tedy žádné ohrožení pro ani jednoho tvora na zemském povrchu.

Vlevo: Perseida vyfotografovaná v roce 1993. Autory snímku jsou S. Kohle a B. Koch z Astronomického institutu Univerzity v Bonnu. [14.67 Kb, 518 x 302 px]

Denní meteoroid

Jsou-li rozměry tělesa větší než 20 cm (všechna data jsou uvedena pro rychlost 15 km/s), nastane druhý možný případ. Meteoroid se zpomalí na rychlost kolem 3 km/s dříve než stihne ztratit všechnu hmotu a začne se ochlazovat, protože zde už není dostatek energie pro udržení jeho teploty. Na jeho povrchu se vytvoří krusta, která je pro meteority typická. Na rozdíl od předchozího případu tentokrát meteor přestane zářit kvůli malé rychlosti. Jeho zbytek (v našem případě několik desítek gramů) dopadne na zemský povrch volným pádem. Tato fáze zvaná temná trvá až několik minut, zatímco ta zářivá pouhé vteřiny. Na povrchu mohou samozřejmě dopadnout i větší kusy, o tom svědčí třeba i případ meteoritu Příbram, jehož pád byl vyfotografován 9. dubna 1959 a podle těchto snímků byly poté nalezeny 4 úlomky o celkové hmotnosti kolem 5 kg, ale ani to není ještě horní hranice. Dopadové rychlosti v těchto případech jsou 10 - 100 m/s.

Vpravo: Na snímku pořízeném pozorným fotografem 10. srpna 1972 v Grand Teton National Park je zachycen velmi zajímavý denní meteor. Objekt o průměru kolem 10 metrů vlétl do zemské atmosféry a po 101 sekundách a 1 475 km letu po sečné dráze ji opět opustil rychlostí 15 km/s. Foto - James M. Baker. [39.57 Kb, 641 x 439 px]

Bolid

Je pravda, že taková tělesa mohou už ohrozit jednotlivce, ale o takovém případě nejsou zatím záznamy. Ikdyž například meteorit Peekskill (Video ve formátu MPEG, 996 Kb, zdroj - NASA), jehož k jehož pádu došlo 9. října 1992 zasáhl osobní automobil. Vůbec to byl velmi zajímavý případ. Těleso o původní hmotnosti 10 tun a rozměrech 1,7 x 1,7 x 1 metr prolétlo v zemské atmosféře nad severovýchodem USA dráhu dlouhou 700 km, než dopadlo na zmíněné zaparkované auto. Nalezeny byly kusy o celkové hmotnosti 12,4 kg. Podle toho si můžete udělat obrázek, jak kvalitním obranným štítem je naše atmosféra. Ale vraťme se k tomuto meteoritu. Byl to opravdu nádherný úkaz, který zachytila řada lidí na videokamery. Řada z nich se totiž v dané chvíli nacházela na utkání amerického fotbalu a když zahlédli jasný meteor, zvedly své kamery a úkaz nafilmovali. Vědci pak "pobíhali" po tribunách stadiónu a vyměřovali pozice jednotlivých diváků, aby mohli později určit dráhu meteoritu. Může to vyznít trochu cynicky k osobě, na kterou by třeba takové těleso dopadlo (teď nemám na mysli majitele automobilu, ten jej dost výhodně vydražil), ale z hlediska globálního ohrožení nám nestačí ani tento případ, který je nazýván bolid.

Vlevo: Fotografie bolidu EN 990121 pořízená celooblohovou kamerou Evropské bolidové sítě v Ondřejově 21. ledna letošního roku. Velmi jasný meteor začal zářit ve výšce 81,9 km a zhasl po 6,7 sekundách, po prolétnutí dráhy dlouhé 71,1 km. Předpokládá se, že zbytek tělesa o hmotnosti několika stovek gramů dopadl na česko-polské hranici. Snímek - Astronomický ústav AVČR Ondřejov. [49.49 Kb, 800 x 589 px]

A tak přejděme k tělesům ještě větším. Dostáváme se už k velmi vzácným případům exlozivního dopadu. O pravděpodobnostech si povíme později. Jestliže je těleso větší než několik metrů a dostatečně pevné, jeho zpomalení je malé a těleso dopadne na zemský povrch stále ještě nadzvukovou rychlostí. Většina hmoty se nestihla odpařit, meteor září až těsně k zemskému povrchu, na který dopadne rychlostí několika km/s a vytvoří explozivní kráter, přičemž se uvolní obrovské množství energie. Tyto případy nás z hlediska konce světa zajímají a tak se jim budeme věnovat dále.

Ale aby náš výčet byl úplný, musíme ještě zmínit čtvrtou skupinu a tou jsou meteorické prachové částice, jejichž počáteční rozměr je menší než setina milimetru. U takových těles nedojde vůbec k vypařování materiálu, jsou zpomalena dříve než začnou zářit a pak postupně a hlavně pomalu klesají k zemskému povrchu, aniž by u nich docházelo k nějakým změnám. Docela nudné, že?

Tunguzká katastrofa

Takže se raději vrátíme k těm "zajímavějším" případům a pěkně si je rozdělíme na několik kategorií opět podle počáteční velikosti dopadajícího tělesa. Začněme tělesy s průměrem mezi 10 a 100 metry. Kinetická energie 10m projektilu letícího rychlostí 20 km/s je kolem 100 kilotun TNT, což je ekvivalentní několika bombám svrženým na Hirošimu. U horní hranice 100 m je to už 100 megatun, což je srovnatelné s nejvýkonnějšími atomovými bombami. U 10m těles jen málo četné železné nebo kameno-železné projektily zasáhnou povrch Země, ostatní se vypaří v atmosféře, přičemž do vzdálenosti až 600 km je pozorovalný a případně i slyšitelný nádherný bolid. S rostoucími rozměry tělesa prudce stoupá atmosférická hloubka, do které těleso sestoupí. A zde máme jeden nádherný příklad z doby ne tak moc vzdálené.

Vpravo: Píše se rok 1908, 30. června, a nad Sibiří v oblasti Tunguzka exploduje asi 60m těleso ve výšce 8 km nad povrchem. Lesní porost je pokácen do vzdálenosti 20 km od centra výbuchu, některé poškozené stromy je možné nalézt až ve vzdálenosti 40 km. Kvůli intenzivnímu záblesku zářivé energie začne hořet les do vzdálenosti 15 km. Celková pokácená plocha lesa je 2 000 čtverečních kilometrů. Odhadovaná uvolněná energie je udávána mezi 10 a 20 megatunami. Foto - Smithsonian Institution & John Pike. [60.13 Kb, 750 x 489 px]

Jistě si dovedete představit, jak by taková exploze dopadla, kdyby k ní došlo nad hustě osídlenými oblastmi. V podstatě by to znamenalo srovnání se zemí oblasti o průměru 20 km s odpovídajícími ztrátami na životech. Takový úkaz je vlastně velmi podobný výbuchu atomové bomby, pomineme-li chybějící spršku neutronů, gamma záření či radioaktivitu. V této souvislosti bylo upozorněno také na jednu velmi zajímavou otázku. Jak by v takovém případě zareagovaly systémy, jejichž úkolem je automatická odpověď na případný nukleární útok. Sice se předpokládá, že by neodpověděly automaticky, ale jisté riziko tu je. Paradoxně by pak i 100m těleso mohlo způsobit nukleární katastrofu.

Impakt na naši planetu

Přejděme o kategorii výše, k tělesům mezi 100 m a 1 km. Tělesa o průměru 100 m a větším už zasáhnou zemský povrch a vytvoří kráter, jehož velikost závisí opět na rozměrech tělesa, jeho rychlosti a jeho složení. Vezměme si kamenný objekt o průměru 150 metrů. V průměru takový objekt zasáhne Zemi jednou za 5 000 let a v případě dopadu na pevninu vytvoří kráter o průměru 3 km. Souvislá vrstva vyvrženého materiálu pokryje území do vzdálenosti 10 km, ale zóna destrukce daleko přesahuje tuto hranici. Budovy jsou poškozeny či zničeny rázovou vlnou a letícími úlomky materiálu uvolněného při impaktu. Ovšem celkově je zasažené území menší než v případě třeba Tunguzky, protože velká část energie dopadu je absorbována při formování kráteru. Směrem k horní mezi této kategorie dopadajících těles je poměrně těžké studovat následné efekty, protože energie dopadu už převyšuje hodnoty, které byly studovány v souvislosti s možnými následky nukleární války. Předpokládá se, že 1 km těleso způsobí katastrofu v celostátním měřítku s desetimiliónovými obětmi v případě hustě osídlených oblastí. Následky by byly ale globální, jako třeba "rok bez léta" v 1817, po výbuchu sopky Tambora.

Vlevo: Umělecká představa katastrofického dopadu asteroidu na Zemi. Autor - Don Davis, NASA. [22.85 Kb, 650 x 491 px]

A nyní se dostáváme do kategorie těles mezi 1 a 5 km. Ačkoliv je nutné udělat ještě množství práce, abychom pochopili následky takové srážky, už dnes je jasné, že by se jednalo o katastrofu globálního měřítka. Obecně je možno říci, že kráter způsobený těmito tělesy je 10 - 15 x větší než jejich průměr, tedy 1km planetka vytvoří kráter o průměru 10 - 15 km. Hlavní ohrožení (z hlediska celé civilizace, ne z hlediska oblasti, kam těleso dopadne) pochází z globálního závoje prachu, který se při impaktu uvolní do atmosféry. To může vést k celosvětovému úpadku úrody a k ohrožení celé civilizace. Při ještě větším dopadajícím tělese jde už přímo o přežití lidského druhu.

Graf rozdělení četností impaktů

Co se tedy stane při dopadu několikakilometrového tělesa pohybujícího se rychlostí několika desítek km/s. Nejdříve dojde k masivní explozi, dostatečné k fragmentaci a částečnému vypaření jak projektilu tak i oblasti dopadu. Meteorické jevy doprovázející úlomky vyvržené vysokou rychlostí vystaví rostliny a živočichy půlhodinovému vedru, přičemž může následovat globální ohnivá bouře. Prach uvolněný při vzniku obrovského kráteru způsobí totální temnotu nad celou Zemí, která může trvat několik měsíců. Teploty klesnou o desítky stupňů. Dojde k zakyselení jezer, půdy a snad i povrchu oceánu kyselinou dusičnou, která vznikne při hoření atmosférického dusíku. O mnoho měsíců později, až se atmosféra vyčistí, vodní páry a oxid uhličitý způsobí velmi pokročilý skleníkový efekt, což povede k opětovnému zvýšení teploty na úroveň až o 10 C převyšující teplotu před impaktem. Období globálního oteplování bude trvat desítky let. Obě období, jak počáteční měsíce temnoty a chladu, tak i následující roky zvýšené teploty povedou k drastickému snížení života jak na souši tak i v oceánech.

Vlevo: Odhad frekvence impaktů meziplanetárních těles na Zemi vypracovaný na základě studia současné populace komet a planetek ve Sluneční soustavě a důkazů z měsíčních kráterů. Je zde uvedena energie impaktů jako ekvivalentní množství megatun TNT na vodorovné ose a četnost impaktů na svislé ose. Dále je vyznačena oblast těles, které už způsobí globální katastrofu. Zdroj - Spaceguard Survey report. [6.63 Kb, 566 x 438 px]

Mezní velikost tělesa, které by způsobilo takovouto katastrofu není tak docela známa. Paleontologické záznamy ukazují, že jedna taková planetka o průměru dokonce 10 km zasáhla Zemi před 65 milióny let a způsobila úplné vyhynutí více než poloviny tehdy žijících druhů rostlin a živočichů, včetně samozřejmě slavných dinosaurů. Při tomto impaktu se uvolnilo 100 megatun explozivní energie. K takovému masovému vymírání druhů došlo v posledních pár stovkách miliónů let několikrát. Astronomické a geologické důkazy ukazují, že dopady objektů o průměru 5 km nebo větších se odehrávají jednou za 10 až 30 miliónů let.

Je zřejmé, že tyto události jsou už nad námi hledanou hranicí. Určitě se tedy nebude jednat o tělesa větší než 5 km. K tomu, abychom mohli tuto mezní velikost určit si nejprve řekněme, co od takového tělesa vlastně očekáváme. Mělo by splňovat minimálně jednu z následujících podmínek:

  • dojde ke zničení zemědělské úrody na několik let
  • zahyne minimálně 1/4 světové populace
  • nastanou klimatické změny srovnatelné s tzv. "nukleární zimou"
  • je ohrožena stabilita a budoucnost moderní civilizace.
Nehovoříme zde o katastrofě srovnatelné se světovou válkou, ale ani o něčem podobném, co vyhubilo dinosaury. Hovoříme o události, která se nachází někde mezi těmito dvěma extrémy, o události, která ohrozí moderní cilivizaci, ale není konečnou stanicí pro lidstvo jako jeden z druhů na této planetě. Otázka hranice je mezi vědci velmi diskutovaná a v poslední době se odpověď na otázku jak velké by muselo být dopadající těleso aby způsobilo výše zmíněné škody, ustálila v intervalu mezi 0,5 km a 5 km, přičemž hranice je s největší pravděpodobností kolem 2 km. K takovým dopadům dochází několikrát za milión let. Dino Killer

Vlevo: Dino Killer - umělecká představa dopadu asteroidu, který vyhubil dinosaury. Autor - Don Davis, NASA. [23.14 Kb, 650 x 487 px]

Jaké je tedy riziko, že nás takové těleso zasáhne? Pro účely této diskuse vezměme odhad, že k takovému impaktu dojde jednou za 500 000 let. Mějme ale na paměti, že toto číslo může být větší, ale zřejmě ne víc než dvakrát. Uvědomme si, že se vlastně jedná o událost, jakou lidstvo ve své historii nikdy nezažilo, je to něco naprosto bezprecedentního v dějinách lidského druhu. Narozdíl od jiných přírodních katastrof jako jsou tornáda a hurikány, zemětřesení , vlny tsunami, výbuchy sopek či záplavy, které mohou zabít tisíce vyjímečně milióny lidí, při námi uvažované katastrofě dojde k úmrtí miliard obyvatel, což procentuálně vyjádřeno je srovnatelné snad jenom s Černou smrtí (neboli morem) v Evropě ve 14. století.

Vraťme se k tomu riziku. Pro srovnání uvažujme dva případy - těleso o mezní velikosti pro globální katastrofu a těleso typu Tunguzka, tedy o něco menší než 100 m. Jak už bylo řečeno, ke globální katastrofě dojde jednou za 500 000 let, kdežto k události typu Tunguzka pro celou Zemi jednou za 300 let, vezmeme-li pouze obydlené území, tak jednou za 3 000 let a v případě hustě obydleného území jednou za 100 000 let. Zajímavé číslo dostaneme, když vezmeme v úvahu velký stát jako jsou třeba Spojené státy (autoři studie, ze které jsem čerpal, jsou Američané, proto uvádím čísla pro USA). K "tunguzské" události nad osídlenými územími Spojených států dojde jednou za 1 000 000 let. Tedy za delší dobu než ke globální katastrofě. Což znamená, že z hlediska lokálního je každý z nás více ohrožen právě globální katastrofou. To potvrzuje i statistika. Zavedeme veličinu, kterou můžeme nazvat roční pravděpodobnost úmrtí jedince v důsledku impaktu.
Pro globální katastrofu dostáváme:

  • interval mezi dvěma impakty - 500 000 let
  • pravděpodobnost impaktu za rok - 1 / 500 000
  • předpokládané následky - úmrtí 1 / 4 populace
  • pravděpodobnost úmrtí jedince - 1 / 4
  • roční pravděpodobnost smrti jedince - 1 / 2 000 000
Pro Tunguzku platí:
  • interval mezi dvěma impakty - 300 let
  • předpokládaná velikost území zničeného a s totální úmrtností - 5 000 km^2 = 1 / 10 000 povrchu
  • roční pravděpodobnost smrti jedince - 1 / 30 000 000
Což tedy znamená, že roční riziko je 15x větší pro globální katastrofu než v případě "Tunguzky". Zavedeme ještě jednu veličinu, která se nazývá ekvivalentní počet úmrtí za rok. Možná se vám jednotlivé veličiny, či spíše jejich názvy zdají tak trochu morbidní, ale třeba tato poslední nám umožní srovnání s jinými katastrofami. Toto číslo dostaneme vynásobením roční pravděpodobnosti smrti jedince počtem obyvatel, kterých se to týká.
Pro globální katastrofu:
  • pravděpodobnost smrti jedince za rok 1 / 2 000 000
  • ekvivalentní počet úmrtí za rok pro USA: 125
  • ekvivalentní počet úmrtí za rok pro celý svět: 3 000
pro "Tunguzku":
  • pravděpodobnost smrti jedince za rok 1 / 30 000 000
  • ekvivalentní počet úmrtí za rok pro USA: 15
  • ekvivalentní počet úmrtí za rok pro celý svět: 200
Castalia Castalia podruhé

Vlevo: Planetka číslo 4769 Castalia patřící do skupiny Apollo byla objevena na snímku vlevo 9. srpna 1989 pořízeném 0,46m dalekohledem na Mt. Palomaru. Rychlé upozornění umožnilo následná pozorování pomocí radaru v Arecibo, Portoriko, která odhalila, že planetka je dvojitá a rotuje s periodou 4 hodiny. Foto - E. Helin, S. Ostro (JPL). [23.44 Kb, 300 x 300 px; 14.64 Kb, 300 x 303 px]

Můžeme si tedy udělat obrázek, jaké je ohrožení ve srovnání s ostatními katastrofami. Mám tu opět čísla pro USA, například v důsledku tornád zahyne ročně kolem stovky lidí, ale třeba při autonehodách je to 50 000 lidí. Přepočteme-li čísla na počet obyvatel České republiky, máme tu 5 mrtvých v důsledku impaktu 2km tělesa, ale několik tisíc mrtvých na silnicích. Samozřejmě, že jsou zde kvalitativní rozdíly, které nám zase tak moc dobře neumožňují srovnávat tyto katastrofy. Na závěr této části si tedy shrňme naše poznatky. Víme, že mezní velikost pro těleso, které při svém dopadu na zemský povrch způsobí globální katastrofu, je kolem 2 km. K takovému impaktu dojde jednou za 500 000 let a pro každého jedince to znamená riziko 1 / 2 000 000 za rok, že v důsledku tohoto jevu přijde o život. Prvním důležitým krokem pro snížení rizika je poznání všech těles o průměru větším než jeden kilometr, která se v blízkosti Země pohybují.

Planetka Eros Planetka Eros podruhé

Vlevo: Dva snímky ukazují blízkozemní planetku Eros tak, jak ji viděla sonda NEAR (Near Earth Asteroid Rendezvous) 23. prosince loňského roku, kdy prolétla ve vzdálenosti 3 830 km od planetky a pořídila 222 snímků a řadu spektrálních pozorování. Ukázalo se, že rozměry planetky činí 33 x 13 x 13 km. Foto - NASA. [51.81 Kb, 523 x 371 px; 8.74 Kb
391 x 361 px]

A jaká to jsou vlastně tělesa? O tom si povíme něco v následující části. Objekty, které nás z tohoto hlediska zajímají, se nazývají NEO's, Near Earth Objects, neboli blízkozemní objekty. Aby bylo nějaké těleso zařazeno do této skupiny, musí splňovat podmínku, že jeho perihelová vzdálenost je menší než 1,3 AU. Současné odhady hovoří o tom, že zhruba 2 000 těchto těles je větších než 1 km. K 19. červenci byly známy dráhy 803 NEO's, z čehož 304 má průměr minimálně 1 km. Je vidět, že většinu potenciálně nebezpečných těles ještě neznáme. Proto je cílem několika vědeckých programů zmapovat všechny NEO's větší než jeden kilometr během následujících 10 let. Jelikož naprostou většinu NEO's tvoří asteroidy, budeme dále hovořit hlavně o nich. Blízkozemní planetky (asteroidy) se podle drah dělí na několik skupin pojmenovaných vždy po jednom z jejich členů. Planetky patřící do skupiny Aten jsou křížiči s hlavní poloosou dráhy menší než je zemská (tedy < 1 AU), skupinu Apollo tvoří křížiči s hlavní poloosou větší než 1 AU a skupiny Amor planetky pohybující se mezi drahami Země a Marsu a přibližující se k Zemi. Pak je tu ještě jedna speciální skupina zahrnující členy i těch předchozích a ta nás z našeho hlediska zajímá úplně nejvíce. Jedná se o tzv. PHA's neboli Potenciálně nebezpečné asteroidy. Do této skupiny se řadí planetky, které při některém ze svých přiblížení k Zemi dostanou na vzdálenost menší než 0,05 AU, což je asi 20 vzdáleností Měsíce od Země. To, že jsou v této skupině stále ještě neznamená, že se s naší Zemí srazí. Ostatně i 20 vzdáleností Země - Měsíc je stále ještě hodně daleko. V současné době je v této kategorii zařazeno 183 planetek, a u všech je zřejmé, že se v následujících stoletích se Zemí nesrazí. Četnost výskytu planetek

Vpravo: Graf udává četnost výskytu planetek větších než je daný průměr. Na vodorovné ose je vyznačen logaritmus průměru planetky, na svislé počet planetek větších než je tato hodnota. Vidíme, že odhadovaný počet planetek rychle klesá s rostoucími rozměry. [7.19 Kb, 494 x 670 px]

Před malou chvílí jsme si řekli, že se jedná hlavně o planetky, ale to neznamená, že nás komety nezajímají. Přestože komety tvoří podstatně menší část blízkozemních objektů, jsou považovány také za nebezpečná tělesa, hlavně z toho důvodu, že se pohybují většími rychlostmi. Jak komety, tak asteroidy jsou považovány za pozůstatky z ranných stádií vývoje Sluneční soustavy a z toho důvodu nás enormně zajímají. Nesou sebou totiž informaci, jak Sluneční soustavy vypadala v době snad před 4 miliardami let a jakými v průběhu vývoje procházela změnami. Komety, na rozdíl od planetek jež jsou tělesa převážně kamenná, ale občas se naleznou i kovové, většinou železné či niklové, se skládají z ledu, kamení a organických sloučenin o průměru většinou do 10 km. Předpokládá se, že pocházejí ze vzdálených oblastí sluneční soustavy, z tzv. Oortova mračna. Druhá skupina, hlavně krátkoperiodických komet (s oběžnou dobou menší než 20 let) pochází z Kuiperova pásu ležícího mezi drahami Uranu a Neptunu. Jak je všeobecně známo, dostane-li se kometa na své dráze do blízkosti Slunce, začne se materiál na jejím povrchu vypařovat a vytvoří se řídká atmosféra kolem jádra zvaná koma. Zároveň se uvolní prachové částice a vytvoří ohon někdy dlouhý až milióny kilometrů. Předpokládá se, že před miliardami let komety, které zasáhly Zemi, způsobily velké změny ve vyvíjejících se oceánech, atmosféře a klimatu a mohly také dopravit na naši planetu první uhlíkaté molekuly, které nastartovaly proces vzniku života. Kometa Halle - Bopp Halle - Bopp podle HST

Vpravo: Kometa Halle-Bopp, vlevo snímky z Hubbleova dalekohledu ukazující vývoj komety v období září 1995 - říjen 1996, vpravo snímek ve falešných barvách pořízený 17. dubna 1997 pomocí 30cm reflektoru. Foto - Tim Puckett (levý snímek), NASA (pravý snímek). [27.29 Kb, 448 x 468 px; 53.15 Kb, 800 x 512 px]

This false color image of Hale-Bopp was obtained with a 30 cm Meade LX200 reflector working at f/7 This is a composite of 50 -10 second exposures taken with an Apogee AP-7 CCD. The first exposure was taken on 04-17-97 at 01:03:44 UT. The images were enhanced to show the jets from the nucleus.

V poslední době došlo už několikrát k poplachu ohledně možnosti srážky Země s některou blízkozemní planetkou v nepříliš vzdálené budoucnosti. V loňském roce se rozrušení týkalo planetky označené 1997XF11. Jeden z astronomů upozornil, že by se planetka mohla v roce 2028 dostat do těsné blízkosti Země a kolize by nebyla předem vyloučena. Naštěstí důkladnější analýza dráhy planetky spolu s dodatečnými pozorováními ukázala, že riziko srážky je nulové. Něco podobného se opakovalo v letošním roce. Na jeho počátku se objevily podobné zprávy ohledně planetky 1999AN10, která byla objevena 13. ledna. Na základě analýzy se ukázalo, že planetka projde v blízkosti Země 7. srpna 2027 v minimální vzdálenosti 37 000 km od středu Země. Pravděpodobnost srážky se Zemí v tomto datu byla ale stanovena jako nulová. K dalšímu přiblížení dojde o 12 let později v roce 2039 a zdálo se, že pravděpodobnost střetu se Zemí je 1 / 500 000. O několik měsíců později ale nalezli dva němečtí astronomové v archívu Palomarské přehlídky oblohy snímky planetky pořízené před 44 roky. Nová data vedla k podstatnému zpřesnění dráhy podezřelé planetky, jejíž elementy byly předtím stanoveny na základě několika měsíců pozorování. O tom, jaké toto zpřesnění je, svědčí následující údaje. Zatímco v prvním případě planetka proletí ve vzdálenosti více než 10x větší, 390 000 km od Země, v tom druhém se ukázalo, že v danou dobu bude planetka nacházet na opačné straně Slunce ve vzdálenosti 320 miliónů kilometrů. Mezi vědci se rozpoutala velká diskuse, zda takové zprávy vypouštět, či si je raději nechat pro sebe. Na jedné straně po sérii takových planých poplachů je začne veřejnost ignorovat, na druhé jejich neprozrazení veřejnosti bude bráno také negativně. Známe novináře, že? :-) Planetka 1999AN10

Vpravo: Snímek planetky 1999AN10 objevený německými amatéry v archívu Palomarské přehlídky oblohy, který vedl k podstatnému zpřesnění její dráhy. Snímek byl pořízený 26. ledna 1955 a planetka je na něm viditelná jako slabá čárka uprostřed. Foto - Palomar Digital Sky Survey. [14.61 Kb, 200 x 200 px]

Aby k podobným událostem nedocházelo, vznikla na mezinárodním workshopu pořádaném na začátku června v Turíně stupnice, která bude "oceňovat" jednotlivé případy. Tzv. turínská stupnice je vlastně jakousi obdobou známé Richterovi stupnice pro měření síly zemětřesení. Autoři přiznávají, že škála je určena hlavně pro zlepšení komunikace s veřejností. Zařazení planetky do stupnice závisí na její velikosti, rychlosti a pravděpodobnosti srážky. Stupeň 0 říká, že pravděpodobnost srážky se Zemí je nulová, či je menší než pravděpodobnost, že se s námi srazí neznámé těleso. Nulu dostávají i všechna tělesa, která jsou dostatečně a shoří v atmosféře. Jednička znamená, že planetka vyžaduje naši pozornost, ale pravděpodobnost je extrémně malá či srovnatelná opět s pravděpodobností srážky s neznámým tělesem. Stupně 2-4 patří planetkám vyvolávajícím znepokojení, 5-7 jsou nebezpečné planetky, kdy se jedná blízký průlet s vážnou hrozbou kolize, stupně 8-10 je jistá kolize s lokální, regionální či globální destrukcí. Dnes všechny známé planetky mají podle této stupnice hodnotu 0 a to i ty dvě zmíněné před chvílí. Svého času se nacházely na jedničce, ale díky upřesnění drah se přesunuly mezi ostatní na nulu.

Impakt do oceánu

Vlevo: Umělecká představa dopadu asteroidu, který přetváří tvar mořského pobřeží. Autor - Don Davis, NASA.. [31.11 Kb, 500 x 629 px]

A na samotný závěr si ukažme ještě několik případů z historie, které souvisí s naším tématem. Nejnovější vědecké objevy naznačují, že náhle konce velkých impérií jako Egypta, Babylonu či Říma souvisí s periodickými "temnými dobami", které přerušují historii lidstva. Přinejmenším pětkrát došlo během posledních 6 000 let k velkým přírodním katastrofám, které podkopaly civilizaci na celém světě. Někteří vědci se právě domnívají, že tyto události jsou důsledkem kolizí Země s kometami či fragmenty komet, při kterých se uvolnily megatuny energie, vznikly obrovská oblaka prachu a dýmu, která na mnoho let zastínila slunce, což vedlo k ochlazení, hladu, nemocím a úmrtím. Poslední taková událost se odehrála mezi roky 530 a 540, na počátku "Temné Doby" v Evropě. V knize "Katastrofa, den, kdy zmizelo slunce" popisuje britský historik David Keys dva roky trvající zimu, která začala v roce 535. Stromy od Kalifornie, přes Evropu po Sibiř přestaly růst a pohroma a hladomor decimovaly Itálii, Čínu a Blízký východ. Cituje také syrského biskupa Johna z Efesu, který píše: "Slunce ztemnělo ... Každý den svítilo zhruba 4 hodiny a jeho světlo dávalo pouze slabé přítmí". Jeho italský současník Flavius Cassiodorus napsal: "Žasneme nad tím, že naše těla nehází v poledne žádný stín. Máme léto bez horka". A dobový čínský kronikář dodává, "Žlutý prach padal jako sníh". Vědci říkají, že podobné kalamity nastaly kolem roku 3 200, 2 300, 1 628 a 1 159 př. n  l. Každá vedla ke kolapsu městské společnosti. Podobné ničivé události provázely Zemi od úsvitu lidské civilizace, ale byly to pouhé vzduchové pistolky ve srovnání se skutečně titánskými katastrofami prehistorické doby. Impakt do oceánu

Vpravo: Umělecká představa dopadu asteroidu do oceánu. Autor - Don Davis, NASA.. [40.49 Kb, 739 x 484 px]

Na základě poznatků z výzkumu fosílií se usuzuje, že zde došlo k minimálně pěti takovým monstrózním událostem, které vymazaly většinu života své doby. Určitě nejznámější a dnes už zmiňovanou je kolize s 10km planetkou, která vytvořila kráter Chicxulib u pobřeží Yucatánského poloostrova v Mexickém zálivu před 65 milióny lety. Kolize způsobila zahalení planety oblaky prachu, otrávila atmosféru a vrhla dinosaury, tehdejší vládce planety, do záhuby. Stopy kráteru o průměru 180 - 300 km byly nalezeny v roce 1990. Ale ani toto nebyl největší impakt, který kdy Zemi zasáhl. Událost, kterou můžeme nazvat "Matkou všech vymírání", jež vyhubila 90% všech žijících druhů, nastala před 245  milióny let. Paleontologové ukazují, že další hromadná vymírání nastala před 214, 360 a 440 milióny let. Roste počet vědců, kteří tyto události připisují právě dopadům kosmických těles. Na základě čeho si troufají tvrdit takové věci? Existuje několik zdrojů důkazů:
  • letokruhy dubů a borovic v Evropě a Severní Americe poskytují podrobnou roční chronologii dobrých a špatných časů až 5 000 let zpět a souhlasí tyto záznamy "souhlasí" s daty zmíněných katastrof
  • vzorky ledu nedávno vydolované z ledovců v Grónsku a v Antarktidě zaznamenávají změny prostředí až 400 000 let staré
  • prohlídky hlubokých oceánů vedly k detekci už více než 150 impaktních kráterů podobných velkému meteorickému kráteru v Arizoně.
Kráter v Arizoně

Vlevo: Kráter v Arizoně vznikl před 20 000 - 50 000 lety dopadem asi 30m tělesa. Jedná se o nejlépe zachovaný kráter na světě, jeho průměr činí 1,2 km. Foto - Jim Hurley, převzato ze stránek NASA NEO programu [52.39 Kb, 800 x 486 px]

Krátery demonstrují, že Země byla v minulosti cílem mnoha zásahů kosmických těles. Tři až čtyři krátery jsou objevovány ročně na dnech oceánů a moří. V posledních měsících se zrovna objevily zprávy o objevech dvou mořských kráterů. Geologové hledající ropu v Barentsově moři objevili největší impaktní kráter v Evropě a zároveň jeden z největších kráterů na celé Zemi. Kráter se vytvořil před 150 milióny lety, když asi 500m asteroid dopadl rychlostí 30 000 km/h do moře severně od pobřeží Norska. Důkaz verzi hovořící o tom, že se jedná o impaktní kráter přišel s analýzou hornin získaných z jeho okolí. Vědci studovali 400  000 křemenných zrn a zjistili, že jsou deformována intenzívní a náhlou rázovou vlnou. Kromě toho zde byly nalezeny stopy výskytu vzácného iridia, které je mnohem obvyklejší ve vesmíru než na Zemi. Kráter má průměr 40 km a byl pojmenován Mjolnir. Kráter Mjolnir

Vlevo: Topografie kráteru Mjolnir.

Druhý nedávno objevený kráter vznikl před 35 milióny lety, kdy do Atlantského oceánu v místě kde je dnes ústí zátoky Chesapeake dopadl obrovský kamenný nebo ledový objekt a vytvořil 90 km široký kráter v mělkém mořském dně. Dnes je kráter pohřben pod 150 - 400 metrů silnou vrstvou písku, bahna a jílu. Dopadající těleso mělo průměr mezi 3 až 5 km. Jedná se o jeden z mála zdokumentovaných mořských kráterů na světě. Je například mnohem přístupnější než kráter na pobřeží Mexika. Objev kráteru Chesapeake pomohl vysvětlit řadu neobvyklých znaků, které byly zaznamenány v této oblasti, jako je slaná podzemní voda, zemětřesení podél obvodu kráteru a neobvyklé tempo zvedání úrovně mořské hladiny. Kráter Aorounga Kráter Manacouagan

Vpravo: Družicové snímky dalších dvou kráterů na zemském povrchu. Vlevo je kráter Manacouagan v Kanadě o průměru 70 km, který vznikl před 206 - 214 milióny lety, vpravo pak kráter Aorounga nacházející se na místě zvaném Chad na Sahaře má průměr 17 km. Foto převzato ze stránek NASA NEO programu [64.73 Kb, 576 x 421 px; 52.28 Kb, 499 x 442 px]

Rozloučíme se konstatováním, že všechny výše zmíněné katastrofy, ačkoliv hrozivé pro jejich oběti, v podstatě otevřely cestu pro lidstvo, aby mohlo ovládnout svět. A tak si na závěr můžeme položit otázku - "nejsme tentokrát na řady my, druh, který se sám nazývá člověk"?

Děkuji vám za pozornost.


Pavel Koten Počet návštěv -

Zpět na ASTRO