Inverkan vinter

En nedslagsvinter är en hypotesperiod av långvarigt kallt väder på grund av inverkan av en stor asteroid eller komet på jordens yta. Om en asteroid skulle träffa land eller en grund vattenmassa, skulle den skjuta ut en enorm mängd damm, aska och annat material i atmosfären, vilket blockerar strålningen från solen . Detta skulle få den globala temperaturen att sjunka drastiskt. ^{[ kvantifiera ]} Om en asteroid eller komet med en diameter på cirka 5 km (3,1 mi) eller mer skulle träffa i ett stort djupt vatten eller explodera innan den träffade ytan, skulle det fortfarande finnas en enorm mängd skräp som kastas ut i atmosfär. Det har föreslagits att en inverkansvinter skulle kunna leda till massutrotning och utplåna många av världens existerande arter. Krita -Paleogen-utrotningen involverade troligen en nedslagsvinter och ledde till massutrotning av de flesta tetrapoder som vägde mer än 25 kilogram (55 pund).

Möjlighet till påverkan

Varje år träffas jorden av meteoroider med en diameter på 5 m (16 fot) som ger en explosion 50 km (31 mi) över ytan med en effekt som motsvarar ett kiloton TNT. Jorden träffas varje dag av en meteor som är mindre än 5 m (16 fot) i diameter som sönderfaller innan den når ytan. De meteorer som gör det till ytan tenderar att träffa obefolkade områden och orsakar ingen skada. En människa är mer benägen att dö i en brand, översvämning eller annan naturkatastrof än att dö på grund av en asteroid eller kometnedslag. En annan studie 1994 fann en chans på 1 på 10 000 att jorden kommer att träffas av en stor asteroid eller komet med en diameter på cirka 2 km (1,2 mi) under nästa århundrade. Detta föremål skulle kunna störa ekosfären och skulle döda en stor del av världens befolkning. Ett sådant objekt, Asteroid 1950 DA , har för närvarande en 0,005 % chans att kollidera med jorden år 2880, men när det först upptäcktes var sannolikheten 0,3 %. Sannolikheten minskar när banor förfinas med ytterligare mätningar.

Över 300 kortperiodiga kometer passerar nära större planeter, som Saturnus och Jupiter , vilket kan förändra kometernas banor och potentiellt kan föra in dem i en jordomloppsbana. Detta kan även hända för kometer med långa perioder, men chansen är störst för kometer med kort period. Sannolikheten för att dessa direkt påverkar jorden är mycket lägre än ett nära-jordobjekt ( NEO) nedslag. Victor Clube och Bill Napier stödjer en kontroversiell teori om att en kortperiodisk komet i en jordkorsande omloppsbana inte behöver träffas för att vara farlig, eftersom den skulle kunna sönderfalla och orsaka en dammslöja med möjligheter till ett "kärnvapenvinter"-scenario med långa -termisk global nedkylning som varar i tusentals år (som de anser liknar en 1 km-påverkan i sannolikhet).

Nödvändiga påverkansfaktorer

Jorden upplever en aldrig sinande störtflod av kosmiskt skräp. Små partiklar brinner upp när de kommer in i atmosfären och är synliga som meteorer . Många av dem går obemärkta förbi av den genomsnittliga personen även om inte alla brinner upp innan de träffar jordens yta. De som träffar ytan kallas meteoriter . Alltså kommer inte varje föremål som träffar jorden att orsaka en händelse på utrotningsnivå eller ens orsaka någon verklig skada. Objekt släpper ut det mesta av sin kinetiska energi i atmosfären och kommer att explodera om de upplever en kolumn av atmosfär som är större än eller lika med deras massa . Nedslag på jorden på utrotningsnivå inträffar ungefär var 100:e miljon år. Även om utrotningshändelser inträffar mycket sällan, kan stora projektiler göra allvarlig skada. Detta avsnitt kommer att diskutera arten av de faror som projektiler utgör som en funktion av deras storlek och sammansättning.

Storlek

En stor asteroid eller komet kan kollidera med jordens yta med kraften av hundratals till tusentals gånger kraften hos alla kärnvapenbomber på jorden. Till exempel har K/T-gränseffekten föreslagits ha orsakat utrotning av alla icke-fågeldinosaurier för 66 miljoner år sedan. Tidiga uppskattningar av denna asteroids storlek visade att den var cirka 10 km (6,2 mi) i diameter. Det betyder att den träffade med nästan en kraft på 100 000 000 MT (418 ZJ). Det är över sex miljarder gånger större än atombombens avkastning (16 kiloton, 67 TJ) som släpptes på Hiroshima under andra världskriget. Den här stötkroppen grävde ut Chicxulub-kratern som är 180 km (110 mi) i diameter. Med ett föremål av denna storlek skulle damm och skräp fortfarande kastas ut i atmosfären även om det träffade havet, som bara är 4 km (2,5 mi) djupt. En asteroid , meteor eller komet skulle förbli intakt genom atmosfären på grund av sin stora massa. Emellertid skulle ett föremål som är mindre än 3 km (1,9 mi) behöva ha en stark järnsammansättning för att bryta ner den lägre atmosfären - troposfären eller de lägre nivåerna av stratosfären .

Sammansättning

Det finns tre olika sammansättningstyper för en asteroid eller komet: metallisk , stenig och isig . Föremålets sammansättning avgör om det kommer att ta sig till jordens yta i ett stycke, sönderfalla innan det bryter mot atmosfären, eller bryta upp och explodera precis innan det når ytan. Ett metallföremål tenderar att bestå av järn och nickellegeringar . Dessa metallföremål är mest benägna att påverka ytan eftersom de klarar sig bättre mot påfrestningarna från ramtryck som orsakas av tillplattning och fragmentering under retardation i atmosfären . De steniga föremålen, som kondritiska meteoriter, tenderar att brinna, bryta upp eller explodera innan de lämnar den övre atmosfären. De som kommer upp till ytan behöver en minimienergi på cirka 10 Mt (4 × 10 ¹⁶ J ) eller cirka 50 m (160 fot) diameter för att bryta ner den lägre atmosfären (detta är för ett stenigt föremål som slår i 20 kilometer per sekund (40 000 mph)). De porösa kometliknande föremålen består av silikater med låg densitet , organiska ämnen , is, flyktiga och bränns ofta upp i den övre atmosfären på grund av deras låga bulkdensitet ( ≤1 g/cm ³ (60 lb/cu ft)).

Möjliga mekanismer

Även om asteroiderna och kometerna som träffar jorden träffar många gånger den explosiva kraften hos en vulkan , liknar mekanismerna för en nedslagsvinter de som inträffar efter en vulkanvinter orsakad av ett megavulkanutbrott . I detta scenario skulle enorma mängder skräp som injiceras i atmosfären blockera en del av solens strålning under en längre tid och sänka den globala medeltemperaturen med så mycket som 20°C efter ett år. De två huvudsakliga mekanismerna som kan leda till en nedslagsvinter är massutkastning av regoliter och flera eldstormar .

Massutkastning av regolit

Detta diagram visar storleksfördelningen i mikrometer för olika typer av atmosfäriska partiklar .

et al., fann man att en asteroid med en diameter på cirka 10 km (6,2 mi) med den explosiva kraften på cirka 10 ⁸ MT kunde skicka uppåt cirka 2,5 x 10 ¹⁵ kg av 1 µm stora aerosolpartiklar in i atmosfären . Allt större skulle falla snabbt tillbaka till ytan. Dessa partiklar skulle sedan spridas genom atmosfären och absorbera eller bryta solljuset innan det kan nå ytan, vilket kyler planeten på ett liknande sätt som den svavelhaltiga aerosolen som stiger upp från en megavulkan och producerar djup global nedbländning . Detta kontroversiellt ha inträffat efter Toba-utbrottet .

Dessa pulveriserade stenpartiklar skulle stanna kvar i atmosfären tills torr avlagring och på grund av sin storlek skulle de också fungera som molnkondensationskärnor och skulle tvättas ut genom våtavlagring /nederbörd, men även då kanske cirka 15 % av solens strålning inte nå ytan. ^{[ varför? ]} Efter de första 20 dagarna kan landtemperaturen sjunka snabbt, med cirka 13°C. Efter cirka ett år kan temperaturen återta med cirka 6°C, men vid denna tidpunkt kan cirka en tredjedel av norra halvklotet vara täckt. i is.

Denna effekt skulle dock till stor del kunna mildras, till och med vändas, genom utsläpp av enorma mängder vattenånga och koldioxid orsakade av den initiala globala värmepulsen efter nedslaget. Om asteroiden träffade ett hav (vilket skulle vara fallet med de flesta kollisionshändelser) skulle vattenånga utgöra majoriteten av allt utmatat material och skulle sannolikt resultera i en stor växthuseffekt och en nettoökning av temperaturen. ^{[ citat behövs ]}

Om nedslagshändelsen är tillräckligt energisk kan den orsaka mantelplym (vulkanism) vid antipodalpunkten (motsatta sidan av jorden). Denna vulkanism skulle därför ensam kunna skapa en vulkanisk vinter , oavsett de andra effekterna.

Flera eldstormar

I kombination med det initiala skräpet som kastas ut i atmosfären , om provkroppen är extremt stor (3 km (1,9 mi) eller mer), som K/T-gränsprovkroppen (uppskattningsvis 10 km (6,2 mi)), kan det vara antändning av flera brandstormar , möjligen med en global räckvidd in i varje tät och därför eldstormbenägen skog. Dessa vedeldar kan släppa ut tillräckligt med vattenånga, aska, sot, tjära och koldioxid till atmosfären för att störa klimatet på egen hand och orsaka att det pulvriserade stendammmolnet som blockerar solen håller längre. Alternativt kan det få det att hålla i mycket kortare tid, eftersom det skulle finnas mer vattenånga för de steniga aerosolpartiklarna att bilda molnkondensationskärnor . Om det får dammmolnet att hålla längre, skulle det förlänga jordens avkylningstid, vilket kan leda till att tjockare inlandsisar bildas.

Tidigare händelser

Under 2016 borrade ett vetenskapligt borrprojekt djupt in i toppringen av Chicxulubs nedslagskrater för att ta prover på bergkärn från själva nedslaget. Denna krater är en av de mest kända nedslagskratrarna och var den nedslag som ansvarade för dinosauriernas utrotning .

Upptäckten ansågs allmänt bekräfta nuvarande teorier relaterade till både kraterpåverkan och dess effekter. De bekräftade att bergarten som utgör toppringen hade utsatts för enorma tryck och krafter, och hade smälts av enorm värme och chockats av enormt tryck från sitt vanliga tillstånd till sin nuvarande form på bara några minuter. Det faktum att toppringen var gjord av granit var också betydelsefullt, eftersom granit inte är en sten som finns i havsbottenavlagringar – den har sitt ursprung mycket djupare i jorden och hade kastats ut till ytan av de enorma trycken från stöten. Gips , en sulfathaltig sten som vanligtvis finns på den grunda havsbotten i regionen, hade nästan helt avlägsnats och måste därför nästan helt ha förångats och kommit in i atmosfären, och att händelsen omedelbart följdes av en enorm megatunami ( en massiv rörelse av havsvatten) tillräckligt för att lägga ner det största kända lagret av sand separerat av kornstorlek direkt ovanför toppringen.

Dessa stöder starkt hypotesen att stötkroppen var tillräckligt stor för att skapa en 120 mil lång toppring, skjuta ut smält granit från djupet av jorden, skapa kolossala vattenrörelser och skjuta ut en enorm mängd förångad sten och sulfater i atmosfären, där de skulle ha bestått länge. Denna globala spridning av damm och sulfater skulle ha lett till en plötslig och katastrofal effekt på klimatet över hela världen genom att orsaka stora temperaturfall och förstöra näringskedjan .

Inverkan på människor

En påverkan vinter skulle ha en förödande effekt på människor, såväl som andra arter på jorden. Med solens strålning kraftigt minskad, skulle den första arten som dör vara växter och djur som överlever genom fotosyntesen . Denna brist på föda skulle i slutändan leda till andra massutrotningar av andra djur som är högre upp i näringskedjan och möjligen döda upp till 25 % av den mänskliga befolkningen. Beroende på lokalisering och storlek på den initiala påverkan kan kostnaderna för saneringsinsatser bli så höga att de orsakar en ekonomisk kris för de överlevande. Dessa faktorer skulle göra livet på jorden, för människor, extremt svårt.

Lantbruk

Med jordens atmosfär full av damm och annat material skulle strålning från solen brytas och spridas tillbaka ut i rymden och absorberas av detta skräp. Den första effekten på jorden, efter sprängvågen och potentiella flera eldstormar , skulle vara döden för de flesta, om inte alla, de fotosyntetiska livsformerna på jorden. De i havet som överlever skulle möjligen bli vilande tills solen kom fram igen. De på land skulle möjligen kunna hållas vid liv i underjordiska mikroklimat , med ett sådant exempel är Zbrašov aragonitgrottorna . Växthus i underjordiska komplex med fossil- eller kärnkraftverk skulle kunna tänkas hålla lampor för odling av artificiellt solljus tända tills atmosfären började klarna. Samtidigt skulle de utanför som inte dödades av bristen på solljus med största sannolikhet dödas eller hållas vilande av den extrema kylan på vintern. Denna växtdöd kan leda till en lång period av svält om tillräckligt många människor överlevde den första sprängvågen och skulle resultera i ökade matkostnader i outvecklade länder bara några månader efter de första missväxterna. Utvecklade länder skulle inte råka ut för hungersnöd om inte kylningshändelsen skulle pågå längre än ett år, på grund av större konserver och spannmålslager i dessa länder. Men om provkroppen var ungefär lika stor som K/T-gränsprovkroppen, kanske jordbruksförluster inte kompenseras med import till norra halvklotet från södra halvklotet eller vice versa. Det enda sättet att undvika att svälta skulle vara att varje land samlar ihop minst ett års mat till sitt folk. Det är inte många länder som har detta; världens genomsnittliga spannmålslager är bara cirka 30 % av den årliga produktionen.

Ekonomi

Kostnaden för att städa upp efter en asteroid- eller kometkollision skulle kosta miljarder till biljoner dollar, beroende på platsen som påverkas. En påverkan i New York City (den 16:e mest befolkade staden i världen) kan kosta miljarder dollar i ekonomiska förluster och det kan ta år för finanssektorn (dvs aktiemarknaden) att återhämta sig. Sannolikheten för en sådan naturligt specifikt inriktad påverkan skulle dock vara ytterst låg.

Överlevnadsförmåga

Den 20 februari 2018 finns 17 841 jordnära objekt kända. 8 059 potentiellt farliga föremål är kända; de är större än 140 m (460 fot) och kan närma sig jorden närmare än 20 gånger avståndet till månen . 888 NEA som är större än 1 km har upptäckts, eller 96,5 % av en uppskattad summa på cirka 920.

Se även

externa länkar