Ударная зима - Impact winter

Для эпизода Западное крыло, увидеть Impact Winter (Западное крыло).

An ударная зима гипотетический период длительного холодная погода из-за воздействия большого астероид или комета на Земля поверхность. Если бы астероид ударился о землю или неглубокий водоем, он выбросил бы огромное количество пыли, пепла и других материалов в землю. атмосфера, блокируя радиация от солнце. Это приведет к резкому снижению глобальной температуры.[1][2] Если бы астероид или комета диаметром около 5 км (3,1 мили) или более ударились в большой глубокий водоем или взорвались, прежде чем упасть на поверхность, в атмосферу все равно будет выброшено огромное количество обломков.[1][2][3] Было высказано предположение, что ударная зима может привести к массовое вымирание, уничтожая многие из существующих в мире видов.

Возможность удара

Каждый год на Землю падает диаметр 5 м (16 футов). метеороиды которые вызывают взрыв на высоте 50 км (31 миль) над поверхностью с мощностью, эквивалентной одной килотонне в тротиловом эквиваленте.[4] Землю каждый день поражает метеор диаметром менее 5 м (16 футов), который распадается, не достигнув поверхности. Метеоры, которые все же достигают поверхности, имеют тенденцию поражать незаселенные районы и не причиняют никакого вреда. Человек с большей вероятностью погибнет в результате пожара, наводнения или другого стихийного бедствия, чем от удара астероида или кометы.[1] Другое исследование, проведенное в 1994 году, показало, что вероятность того, что Земля подвергнется удару, составляет 1 из 10 000. астероид или комета с диаметром около 2 км (1,2 мили) в течение следующего столетия. Этот объект мог бы нарушить экосфера и убьет большую часть населения мира.[1] Один такой объект, Астероид 1950 DA, вероятность столкновения с Землей в 2880 году составляет 0,005%,[5] хотя при первом обнаружении вероятность составляла 0,3%.[4] Вероятность уменьшается по мере уточнения орбит с помощью дополнительных измерений.

Кроме того, есть более 300 коротких периодов кометы которые проходят рядом с более крупными планетами, такими как Сатурн и Юпитер, которые могут изменить траекторию и потенциально могут вывести их на орбиту, пересекающую Землю. Это может произойти и с долгопериодическими кометами, но наиболее высока вероятность для короткопериодических комет. Вероятность их прямого столкновения с Землей намного ниже, чем у околоземный объект (NEO) столкновение. Виктор Клуб и Билл Напье поддержать противоречивую теорию о том, что короткопериодическая комета на орбите, пересекающей Землю, не должна подвергаться удару, чтобы быть опасной, поскольку она может распасться и вызвать пылевую завесу с вероятностью сценария «ядерной зимы» с долгосрочным глобальным похолоданием, продолжающимся тысячи лет (которые, по их мнению, схожи с вероятностью удара на 1 км).[4][6][7][8][9][10]

Необходимые факторы воздействия

Земля испытывает нескончаемый поток космического мусора. Мелкие частицы сгорают, когда попадают в атмосфера и видны как метеоры. Многие из них остаются незамеченными обычным человеком, хотя не все из них сгорают до того, как упадут на поверхность Земли. Те, что ударяются о поверхность, известны как метеориты.[3] Таким образом, не каждый объект, падающий на Землю, вызовет событие уровня вымирания или даже причинить реальный вред. Объекты выпускают большую часть своих кинетическая энергия в атмосфера и взорвется, если они столкнутся с колонной атмосфера больше или равно их масса.[1] Удары масштаба вымирания на Земле происходят примерно каждые 100 миллионов лет.[2][3][11] Хотя события вымирания случаются очень редко, большие снаряды могут нанести серьезный ущерб.[1][11] В этом разделе обсуждается природа опасностей, создаваемых снарядами, в зависимости от их размера и состава.

Размер

Большой астероид или комета может столкнуться с поверхностью Земли с силой, в сотни или тысячи раз превышающей силу всех ядерные бомбы на земле.[3] Например, предполагалось, что граничный удар K / T вызвал вымирание всех нептичьих динозавров 66 миллионов лет назад. Ранние оценки этого астероид По размеру он составляет около 10 км в диаметре. Это означает, что он поражает почти с силой 100000000 тонн (418 ZJ).[12] Это более чем в шесть миллиардов раз больше мощности атомной бомбы (16 килотонн, 67 ТДж), сброшенной на Хиросима во время 2МВ. Этот ударник выкопал Кратер Чиксулуб это 180 км (110 миль) в диаметре. С объектом такого размера пыль и мусор все равно будут выбрасываться в атмосфера даже если он упадет в океан, глубина которого составляет всего 4 км (2,5 мили).[2] An астероид, метеор, или комета останется нетронутым через атмосфера в силу своей огромной массы. Однако объект размером менее 3 км должен иметь сильную утюг состав, чтобы нарушить нижняя атмосфера.[1]

Сочинение

Астероид и комета бывают трех различных типов: металлический, каменистый, и ледяной. Состав объекта определяет, доберется ли он до поверхности Земли целым, распадется перед прорывом в атмосферу или разобьется и взорвется незадолго до достижения поверхности.[1][3] Металлический предмет обычно состоит из железа и никель сплавы.[1] Эти металлические предметы с наибольшей вероятностью удариться о поверхность, потому что они лучше выдерживают нагрузки давление тарана индуцированный сплющивание и фрагментация во время замедление в атмосфере.[1] Каменные объекты, такие как хондритовые метеориты, имеют тенденцию сгорать, разрушаться или взрываться, прежде чем покинуть верхние слои атмосферы. Тем, кто действительно добирается до поверхности, требуется минимальная энергия около 10 МТ или около 50 м (160 футов) в диаметре, чтобы пробить нижняя атмосфера (это для каменного объекта со скоростью 20 км / с). Пористые кометоподобные объекты состоят из силикаты низкой плотности, органика, лед и летучий, и часто сгорают в верхняя атмосфера из-за их низкая насыпная плотность (≤1 г / см3).[1]

Возможные механизмы

Смотрите также: Гипотеза воздействия более молодого дриаса

Хотя астероиды и кометы которые ударили по Земле с силой, во много раз превышающей взрывную силу вулкан, механизмы ударной зимы аналогичны тем, которые возникают после мегаполисов.извержение вулкана индуцированный вулканическая зима. В этом сценарии огромное количество мусора попадает в атмосфера заблокировал бы некоторые из солнечное излучение в течение длительного периода времени и снизить среднюю глобальную температуру на целых 20 ° C через год.[2] Два основных механизма, которые могут привести к ударной зиме, - это массовый выброс реголит и несколько огненные бури.

Массовый выброс реголита

Смотрите также: мегавулкан
На этой диаграмме показано распределение по размерам в микрометрах различных типов атмосферных твердые частицы.

В исследовании, проведенном Куртом Кови и др., Было обнаружено, что астероид диаметром около 10 км (6,2 мили) с взрывная сила около 108 MT может отправить более 2,5x1015 кг 1мкм размер аэрозоль частицы в атмосфера. Все, что больше, быстро упало бы на поверхность.[2] Эти частицы затем распространятся по атмосфере и поглотят или преломлять солнечный свет прежде, чем он сможет достичь поверхности, охлаждая планету таким же образом, как и сернистый аэрозоль поднимаясь из мегавулкан, производя глубокие глобальное затемнение.[2][13] Это спорно якобы произошедшие после Извержение Тоба.

Эти измельченные частицы породы останутся в атмосфера до тех пор сухое осаждение, и из-за своего размера они также будут действовать как облачные ядра конденсации и будет смыт влажное осаждение / осадков, но даже тогда около 15% от солнечное излучение может не добраться до поверхности.[Зачем? ] После первых 20 дней температура земли может быстро упасть, примерно на 13 ° C.Примерно через год температура может подняться примерно на 6 ° C, но к этому времени около одной трети Северного полушария может быть покрыто лед.[2]

Однако этот эффект можно в значительной степени смягчить или даже обратить вспять путем выброса огромного количества водяного пара и углекислого газа, вызванного начальным глобальным тепловым импульсом после удара. Если астероид столкнется с океаном (что будет иметь место при большинстве столкновений), водяной пар составит большую часть любого выброшенного вещества и, вероятно, приведет к крупному парниковый эффект и чистое повышение температуры.[нужна цитата ]

Если ударное событие достаточно мощное, оно может вызвать мантийный шлейф (вулканизм) на противоположная точка (противоположная сторона света).[14] Поэтому только этот вулканизм мог создать вулканическая зима, независимо от других воздействий.

Множественные огненные бури

Смотрите также: ядерная зима

В сочетании с первоначальным мусором, выброшенным в атмосфера, если ударный элемент очень большой (3 км (1,9 мили) или более), например Граничный ударник K / T (приблизительно 10 км (6,2 мили)), возможно возгорание нескольких огненные бури, возможно, с глобальным охватом каждого густого и, следовательно, подверженного огненным штормам леса. Эти пожары могут привести к выбросу в атмосферу достаточного количества водяного пара, золы, сажи, смолы и углекислого газа, чтобы возмущать климат самостоятельно, и заставит облако измельченной каменной пыли, блокирующее солнце, продержаться дольше. В качестве альтернативы это может привести к тому, что он прослужит намного короче, поскольку будет больше водяного пара для образования каменных частиц аэрозоля. облачные ядра конденсации. Если это заставит пылевое облако просуществовать дольше, это продлит время охлаждения Земли, что, возможно, приведет к образованию более толстых ледяных щитов.[2][13]

Прошедшие события

Основные статьи: Кратер Чиксулуб и Меловое – палеогеновое вымирание

В 2016 году в рамках проекта научного бурения было пробурено глубокое пик кольцо из Ударный кратер Чиксулуб, один из самых известных ударных кратеров и удар, ответственный за исчезновение динозавры, чтобы получить рок ядро образцы от самого удара. Открытия были широко расценены как подтверждение текущих теорий, касающихся как удара кратера, так и его последствий. Они подтвердили, что горная порода, составляющая кольцо пика, подверглась огромным давлениям и силам и была расплавлена ​​огромным жаром и потрясена огромным давлением из своего обычного состояния в нынешнюю форму всего за несколько минут; тот факт, что пиковое кольцо было сделано из гранита, также имел важное значение, поскольку гранит не является камнем, обнаруженным в отложениях морского дна, он берет свое начало гораздо глубже в земле и был выброшен на поверхность под огромным давлением удара; это гипс, а сульфат -содержащий рок, который является обычно присутствовал на мелководном морском дне региона, был почти полностью удален и, следовательно, должен был почти полностью испариться и проник в атмосферу, и что за этим событием сразу же последовало огромное Мегацунами (массивное движение морских вод), достаточное для того, чтобы отложить самый большой из известных слоев песка, разделенный размером зерна, прямо над кольцом пика. Они убедительно подтверждают гипотезу о том, что ударник был достаточно большим, чтобы создать кольцо пика в 120 миль, выбросить расплавленный гранит из глубины земли, создать колоссальные движения воды и выбросить огромное количество испаренной породы и сульфатов в атмосферу, где они могли бы сохраняются долгое время. Такое глобальное распространение пыли и сульфатов привело бы к внезапному и катастрофическому воздействию на климат во всем мире, вызвав большие перепады температуры, опустошающие пищевая цепочка.[15][16]

Воздействие на человека

Ударная зима будет иметь разрушительные последствия для людей, а также для других видов на Земле. С солнечное излучение при значительном сокращении численности первыми умирающими видами будут растения и животные, выжившие в процессе фотосинтез. Этот недостаток пищи в конечном итоге приведет к массовому вымиранию других животных, находящихся выше пищевая цепочка и, возможно, приведут к гибели до 25% населения Земли.[4] В зависимости от места и размера первоначального воздействия стоимость работ по очистке может быть настолько высокой, что вызовет экономический кризис для выживших.[17] Эти факторы сделают жизнь на Земле для людей чрезвычайно сложной.

сельское хозяйство

Смотрите также: Банк семян Свальбарда

С Атмосфера Земли полный пыли и других материалов, излучение от солнца будет преломляться и рассеиваться обратно в космос и поглощаться этим мусором. Первый эффект на Земле после взрывная волна и потенциальные множественные огненные бури, было бы смертью большинства, если не всех, фотосинтетические формы жизни на земле. Те, кто выжил в океане, возможно, станут бездействующими, пока снова не выйдет солнце.[2][4] Те, кто на суше, могли остаться в живых в подполье микроклиматы, одним из таких примеров является Збрашовские арагонитовые пещеры. Теплицы в подземных комплексах с электростанциями, работающими на ископаемом топливе или атомной энергии, предположительно могут содержать искусственный солнечный свет. растущие лампы до тех пор, пока атмосфера не стала очищаться. Между тем, те, кто снаружи не погибли из-за отсутствия солнечного света, скорее всего, будут убиты или оставлены в бездействии из-за экстремального холода ударной зимы. Эта гибель растений может привести к длительному периоду голод если достаточное количество людей переживет первоначальную взрывную волну, что приведет к увеличению затрат на продовольствие в неразвитых странах всего через несколько месяцев после первого неурожая. Развитые страны не встретят голод за исключением случаев, когда похолодание продлится более года из-за большего консервы и зерно запасы в этих странах. Однако если ударный элемент был аналогичен по размеру граничному ударному элементу K / T, сельскохозяйственные потери не могли быть компенсированы за счет импорта в северное полушарие из южного полушария или наоборот.[4][17] Единственный способ удержаться от голода - это для каждой страны накопить продовольствие для своего народа не менее чем на год. Не во многих странах это есть; средние мировые запасы зерновых составляют лишь около 30% годового производства.[4][18]

Экономика

Стоимость очистки после удара астероида или кометы будет стоить от миллиардов до триллионов долларов, в зависимости от места воздействия.[17][18] Воздействие в Нью-Йорк (16-й по величине город в мире) может стоить миллиарды долларов финансовых потерь, а для финансового сектора могут потребоваться годы (т. е. фондовый рынок ) для восстановления.[17] Однако вероятность такого специально направленного удара была бы чрезвычайно низкой.

Живучесть

Смотрите также: Предотвращение столкновения с астероидом, Утка и крышка, и Гражданская оборона

По состоянию на 20 февраля 2018 г., всего 17 841 околоземные объекты известен. Известно 8 059 потенциально опасных объектов; они больше 140 м (460 футов) и могут приближаться к Земле на расстояние, превышающее 20-кратное расстояние до Луна.[4] Обнаружено 888 АЗС размером более 1 км,[19] или 96,5% от оценочной суммы около 920 человек.[20]

Смотрите также

использованная литература

  1. ^ а б c d е ж г час я j k ЧАПМАН, CR; МОРРИСОН, Д. (1994), «Воздействие астероидов и комет на Землю - оценка опасности» (PDF), Природа, 367 (6458): 33–40, Bibcode:1994Натура.367 ... 33С, Дои:10.1038 / 367033a0, S2CID  4305299
  2. ^ а б c d е ж г час я j МАККРАКЕН, MC; Covey, C .; Thompson, S.L .; Вайсман, П.Р. (1994), «Глобальные климатические эффекты атмосферной пыли от удара астероида или кометы на Землю», Глобальные и планетарные изменения, 9 (3–4): 263–273, Bibcode:1994GPC ..... 9..263C, Дои:10.1016/0921-8181(94)90020-5
  3. ^ а б c d е Льюис, Джон С. (1997), Железный и ледяной дождь: очень реальная угроза бомбардировки комет и астероидов, Helix Books, ISBN  978-0-201-48950-7
  4. ^ а б c d е ж г час Энгвильд, Кьельд С. (2003), "Обзор рисков внезапного глобального похолодания и его последствий для сельского хозяйства", Сельскохозяйственная и лесная метеорология, 115 (3–4): 127–137, Bibcode:2003AgFM..115..127E, Дои:10.1016 / s0168-1923 (02) 00253-8
  5. ^ «Сторожевой стол риска». Офис программы NASA / JPL по объектам, сближающимся с Землей. 9 декабря 2014. Архивировано с оригинал 31 декабря 2014 г.. Получено 2014-12-10.
  6. ^ Бернс, Филип. «Клуб и Напье: последовательный катастрофизм (краткое изложение со многими цитатами)».
  7. ^ «Была ли гигантская комета виновата в катастрофе в Северной Америке в 11000 году до нашей эры?». Science Daily. 1 апреля 2010 г.. Получено 5 ноября 2014.
  8. ^ Роуч, Джон (7 апреля 2010 г.). "Кометный" душ "убил млекопитающих ледникового периода?". Национальная география. Получено 5 ноября 2014.
  9. ^ Хехт, Джон (2 апреля 2010 г.). "Рой комет обрушился на Америку 13000 лет назад?". Новый ученый. Получено 5 ноября 2014.
  10. ^ Дженнискенс, Петрус Матеус Мари (2006). Метеорные потоки и их родительские кометы. Издательство Кембриджского университета. п. 455. ISBN  978-0521853491.
  11. ^ а б Кови, С; Morrison, D .; Toon, O.B .; Turco, R.P .; Занле, К. (1997), "Возмущения окружающей среды, вызванные ударами астероидов и комет", Обзоры геофизики, 35 (1): 41–78, Bibcode:1997RvGeo..35 ... 41T, Дои:10.1029 / 96rg03038
  12. ^ Alvarez, L.W .; Alvarez, W .; Asaro, F .; Мишель, Х. В. (1980). «Внеземная причина вымирания мелового и третичного периода». Наука. 208 (4448): 1095–1108. Bibcode:1980Sci ... 208.1095A. CiteSeerX  10.1.1.126.8496. Дои:10.1126 / science.208.4448.1095. PMID  17783054. S2CID  16017767.
  13. ^ а б Bains, KH; Янов, БА; Окампо, AC; Поуп, К.О. (1994), "Зимний удар и мелово-третичное вымирание - результаты модели столкновения с астероидом Чиксулуб", Письма по науке о Земле и планетах, 128 (3–4): 719–725, Bibcode:1994E и PSL.128..719P, Дои:10.1016 / 0012-821x (94) 90186-4, PMID  11539442
  14. ^ Хагструм, Джонатан Т. (2005). «Антиподальные горячие точки и биполярные катастрофы: были ли океанические крупные тела воздействием на причину?» (PDF). Письма по науке о Земле и планетах. 236 (1–2): 13–27. Bibcode:2005E и PSL.236 ... 13H. Дои:10.1016 / j.epsl.2005.02.020.
  15. ^ «Обновлено: бурение ударного кратера, убивающего динозавров, объясняет скрытые круглые холмы». 2016-05-03.
  16. ^ Fleur, Nicholas St (17 ноября 2016 г.). «Бурение кратера Чиксулуб, эпицентр вымирания динозавров». Нью-Йорк Таймс.
  17. ^ а б c d Бобровский, Петр Т .; Рикман, Ханс (2007), Столкновение с кометой / астероидом и человеческое общество: междисциплинарный подход, Спрингер, Bibcode:2007caih.book ..... B, ISBN  978-3-540-32711-0
  18. ^ а б Льюис, Джон С. (2000), Опасности столкновения с кометами и астероидами на населенной Земле: компьютерное моделирование, Академическая пресса, ISBN  978-0-12-446760-6
  19. ^ «Статистика открытия - совокупные итоги». НАСА / Лаборатория реактивного движения CNEOS. 5 февраля 2018 г.. Получено 2018-02-08.
  20. ^ Мэтт Уильямс (20 октября 2017 г.). «Хорошие новости! Смертоносных неоткрытых астероидов меньше, чем мы думали». Вселенная сегодня. Получено 2017-11-14.

внешняя ссылка