Kollisioner kan resultere i udryddelse af alt liv på jorden

Gæsteindlæg: ScienceBlog blev for nylig kontaktet af Louise Refslund, der går i 2.g. på Kruses Gymnasium. Hun var i gang med at skrive en studieretningsopgave (SRO) om astronomi, og opgaven skulle gerne munde ud i et naturvidenskabeligt blogindlæg. Det synes vi da er en fremragende opgaveform, så vi tilbød straks at publicere Louises indlæg!

Forunderlige himmelfænomener som meteorer har eksisteret før menneskene, og vil også eksistere efter vores udryddelse. Vi mennesker har længe været betaget af det enorme univers. Søgen efter information og forklaringer har fascineret individer, og inspireret forskere til at dykke helt ned i fænomener med formål at gøre det uforklarlige forklarligt.

En sen aften var med min veninde og mig ude at vandre. Brat stoppede vi op, for hvad min veninde udpejede på himlen var et ubeskrivelig smukt stjerneskud. I princippet havde vi observeret et himmelobjekt, der med en lille ændring i sin kurs kunne tage livet af millioner menneskeliv. Men faren blev skjult bag skønheden på himlen, og vi spadserede uvidende videre på gåturen. Jeg håber derfor, at I vil give jer tid til at informere jer selv og jeres omgangskreds om faren ved meteor og asteroidenedslag.

Ifølge Stephen Hawkings seneste bog er asteroider den største trussel mod livet på jorden. F.eks. menes det, at en asteroide med en diameter på 10 km, der dannede krateret i Chicxulub, var den afgørende faktor for dinosaurernes udryddelse. Teorien lyder, at asteroidens kollision med jorden medførte en global regn af sten og klipper. Hele himlen blev rød og fik en sådan stor energitilførsel, der medførte en temperaturstigning, der udryddede dinosaurerne.

Ved en asteroidekollision sker en meget høj energitilførsel til jorden, der fører til globale konsekvenser. Ved et sammenstød bliver der også dannet et krater. Sammenhængen mellem kraterstørrelse d og asteroiden kan teoretisk beskrives med formlen E = k · da.  Når en asteroide kolliderer med en fast overflade, er der grundlæggende 3 mulige resultater. Enten sker der en deformation, ellers kan materialet slynges op af krateret, og den sidste mulighed er en kombination af begge dele. Dette fører til at a eksponenten teoretisk er mellem 3 og 4.

Hvad hvis en asteroide med en diameter på 1 km rammer jorden? (eksempel)

For at give en forestilling af den ødelæggelse der kan forekomme ved en asteroide kollision, tages et eksempel, hvor en asteroide med en diameter på 1 km rammer jorden vinkelret. Dette eksempel er forsimplet meget, og der tages der en masse antagelser, men ikke desto mindre giver det et præg om et kraterts mulige størrelse med en asteroidediameter på 1 km. For at finde diameteren af krateret, beregnes først volumen af asteroiden:

Derefter bruges densiteten af asteroiden til af finde massen. Ifølge Washington University in St. Louis har et gennemsnitlig himmellegeme en densitet på omkring 3,4 · 103 kg/m3. Efter dette regnes asteroidens kinetiske energi, lige før den rammer jorden. Her bliver der hverken taget højde for vindmodstand eller jordens tyngdekraft. Hastigheden for et himmelobjekt, når den rammer jordens atmosfære, er et sted mellem 10 km/s og 70 km/s. Og for at finde den kinetiske energi asteroiden indeholder bruges formlen for den kinetiske energi E = ½ · m · v2

Der benyttes derefter formlen E = k · da, for at finde kraterets diameter. Her benyttes gennemsnittet af den teoretiske eksponent, altså 3,5, og en konstant, der er blevet fundet i en række mindre forsøg.

Kraterdiameteren for en asteroidekollision med jorden ville eksempelvis kunne være 55,03 km. Men selv inden for teorien er der en sådan stor usikkerhed, at i teorien ville krateret have en størrelse mellem 14 km og 339 km alt afhængig af, om eksponenten i udregningen er 3 eller 4.

Bør vi være bekymret?

Forskere har forudset, at der i løbet af de kommende 100 år ikke vil ske en kollision med en så stor asteroide, at menneskeracen vil være truet. Så indenfor de næste 100 år er svaret i princippet nej.

Men i år 2013 eksploderede en meteor med en diameter på 20 m i atmosfæren 30 km over byen Chelyabinsk. Dette medførte over 1500 tilskadekomne mennesker og ødelæggelse af mange huse.

Forstil dig, at asteroiden havde været 50 gange større og i stedet for at eksplodere i luften ramte jorden. Selve kollisionen kunne danne et krater med en diameter på over 200 km. Dette kunne være resultatet, hvis en asteroide med diameteren 1 km kolliderede med jorden.  Et så stort meteornedslag kan betyde menneskehedens undergang. Dette bekræfter forskerne Henrik Stub og Helle Stub.

Der er detekteret omkring tusinde NEO med en diameter på 1 km eller derover.  (Et near-earth object (NEO) betegnes som et legeme i universet, som passerer forbi jorden, hvor Perihelium-afstanden q, altså den korteste afstand, er under 1,3 au.)  Heldigvis ser det ikke ud til, at nogen af dem vil ramme jorden i det kommende århundrede.

Den største trussel ligger derfor i asteroider, der har en diameter på lidt under 1 km. Der er altså stadig en fare for, at der blot om en uge ville ske en kollision, der vil kunne ødelægge store byer. En af grundene til at forskere har svært ved at forudse, hvor og hvornår himmellegemer vil kollidere med jorden, er at objekterne er væsentlig mindre end planeterne, der ses, og desuden reflektere de kun 15 % af lyset, der rammer dem. Når et NEO opdages, bruges der desuden også lang tid på at finde objektets bane, eftersom den bliver påvirket af såvel jorden som de andre planeter og objekter i solsystemet.

Hvis vi er så heldige at forudse et stort asteroidenedslag, er det vigtigt at have nødplanerne på plads.

Men er der nogle nødplaner der virker?

Der har været mange bud på forskellige nødplaner.

Den første nødplan, man kunne forstille sig, ville være at springe himmelobjektet i luften, men selv hvis det var muligt at ramme asteroide og dele den op i små stykker, ville tyngdekraften samle objektet igen, og gøre meteoren mere kompakt.

I en anden nødplan kunne man udsende en raket, der kunne skubbe til meteoren og dermed sende den ud af kurs. Problemerne med denne løsning er, at ingen raketter vi har kan gøre en stor nok forskel. Vedhæfter man derimod raketten til asteroide, ville det kunne fungere, hvis altså ikke at himmelobjektet roterer om sin egen akse.

Der er uendelige mange løsninger, der ikke ville fungere. Den bedste mulighed for at minimere personskaderne er at evakuere området, som meteor- og asteroidenedslaget ville påvirke. Heller ikke denne løsning ville være optimal, eftersom der kan blive dannet en enorm trafikprop, og mange ikke ville kunne nå ud af en storby i tide. 

Derfor er dette blogindlæg også en opfordring til alle, der sidder med en forhåbentlig banebrydende nødplansidé, at kommentere den på opslaget.

Det er vigtigt at finde en sikker nødplan, eftersom forskere ikke med sikkerhed kan forudse, hvornår en asteroide vil kollidere med jorden næste gang. I princippet kunne det ske om allerede 100 år, og menneskeligheden vil blive udryddet af en asteroide. Dog udvikler teknologien sig dristige og der vil formodentlig være fundet en realistisk gennemførlig nødplan til den tid.

Kilder

https://www.nbi.ku.dk/spoerg_om_fysik/astrofysik/mange_sporgsmaal/

(Forfatter Malthe Olsen, skrevet 28. september 2010, åbnet 17/12-2020)

https://dictionary.cambridge.org/dictionary/english/near-earth-object

(Cambridge Dictionary, åbnet 17/12-2020)

http://www.rummet.dk/solsystemet/kometer/frosne-tidskapsler

(Lone Djernis Olsen, Morten Dam Jørgensen og Mette Stentoft, opdateret 2018 åbnet 17/12-2020)

https://cneos.jpl.nasa.gov/about/basics.html

(Manager: Paul Chodas, åbnet 17/12-2020)

https://cneos.jpl.nasa.gov/about/neo_groups.html

(Manager: Paul Chodas, åbnet 17/12-2020)

https://solarsystem.nasa.gov/asteroids-comets-and-meteors/asteroids/overview/?page=0&per_page=40&order=name+asc&search=&condition_1=101%3Aparent_id&condition_2=asteroid%3Abody_type%3Ailike

(Site manager: Phillips Davis åbnet 17/12-2020)

https://sites.wustl.edu/meteoritesite/items/density-specific-gravity/

(Britt D. T. and Consolmagno G. J. skrevet i 2003, åbnet 17/12-2020)

(Dave Jewitt from UCLA Earth, udgivet 30/11-2020, åbnet 17/12-2020)

https://videnskab.dk/teknologi-innovation/asteroidenedslag-og-andre-katastrofer

(Henrik og Helle Strub, skrevet 19 november 2014, åbnet 17/12-2020)

https://www.scienceblog.dk/2018/01/24/den-interstellare-asteroide-oumuamua/#more-4113

(Redaktør Klaus Seiersen, åbnet 17/12-2020)

https://www.gymdansk.dk/toulmins-argumentationsmodel.html

(Jan Aasbjerg Haugaard Petersen, opdateret 18 maj 2020, åbnet 17/12-2020)

https://denstoredanske.lex.dk/meteor

(Kaare Lund Rasmussen, opdateret 13. februar 2014, åbnet 17/12-2020)

“Basisfysik b”, Michael, Cramer Andersen og Michael Agermose Jensen. Udgivet den 19/03-2018.

Skriv et svar

Din e-mailadresse vil ikke blive publiceret. Krævede felter er markeret med *

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.