Impakt astronomického tělesa

V případě dopadu nebo exploze v atmosféře u velkých mimozemských těles hrozí značné následky. Například dopad planetky na konci křídy, který vytvořil Chicxulubský kráter, nacházející se dnes na území Mexika, vedl k extrémně katastrofickým důsledkům. Planetka o průměru asi 10 až 15 km dopadla rychlostí kolem 20 km/s a výsledkem byla devastace rozsáhlého území do vzdálenosti až 1800 kilometrů od epicentra dopadu. Další následky v podobě dlouhodobé impaktní zimy a zakrytí oblohy vyvrženým materiálem následovaly po další měsíce až desetiletí. Výsledkem bylo poslední velké hromadné vymírání druhů v dějinách života na Zemi.[7]

Země průměrně zachytí každý den zhruba 100 tun mikrometeoroidů a meteoroidů, které neškodně shoří v její atmosféře. Poslední zmíněné (velikost do 1 metru) může pozorovatel zahlédnout jako "padající hvězdy" či jako bolidy. Asteroidy o průměru 4 metry vstupují do zemské atmosféry přibližně jednou za 1,5 roku. Tělesa o velikosti 7 metrů asi každých 5,5 let a jejich kinetická energie je srovnatelná s jadernou bombou svrženou na Hirošimu (16 000 tun TNT). Ačkoliv záleží na hustotě, objekty větší než 100-200 metrů obvykle vždy vydrží průlet atmosférou a dopadnou na Zemi. Pro rozměr 1 km každých ~520 000 let, pro 5 km ~22 milionů let a pro 10 km ~110 milionů let.

Ačkoliv není dosud oficiálně potvrzeno, že by byl některý člověk přímo zabit dopadajícím meteoritem, tak zmíněná událost v Čeljabinsku v roce 2013 zranila více než 1 000 lidí. Dodnes byly před dopadem detekovány pouze dva malé asteroidy, u nichž vědci předem zjistili i přibližné místo dopadu. Těleso 2008 TC3 o průměru 4,1 metrů bylo objeveno 19 hodin před nárazem, následně se vypočítala dráha a určilo se, že místo dopadu bude v Súdánu. Kromě menších odchylek došlo k jevu přímo nad Súdánem a později se našli i úlomky mateřského tělesa. Druhým objektem byl 2014 AA o průměru 3 metry, který vstoupil do zemské atmosféry zhruba 21 hodin po svém objevení.

Meteor Crater v Arizoně.

Impakty těles měly během historie Země značný geologický a klimatický vliv. S dopady těles se na Zemi dostala i voda. Původně se odborníci domnívali, že původcem byly komety, ovšem nové poznatky spíše ukazují na asteroidy. Někteří dokonce navrhují, že objekty sem mohly dokonce dopravit stavební kameny a organické chemikálie, ne-li život samotný (teorie panspermie).

Tyto pohledy na nejstarší historii Země se až do nedávné doby neobjevily. Především v důsledku nedostatečných znalostí v oblasti vědy, téměř nulových přímých pozorování impaktů a obtížím rozpoznat silně erodované dopadové krátery. Dobře rozpoznatelné krátery jako ten Barringerův v Arizoně jsou totiž velice vzácné. Místo toho se mělo zato, že tyto útvary jsou následkem sopečné činnosti. Této chybné teorie neunikl ani ten v Arizoně, neboť v jeho relativní blízkosti leží vulkanické pohoří San Francisco Peaks. Stejnou teorií se vysvětlovaly i ty na Měsíci.

Teprve v letech 1903–1905 se začalo uvažovat, že původ Meteor Crater je spíše impaktní, což přesvědčivě dokázal až v roce 1963, americký astronom Eugene Merle Shoemaker. Další poznatky z konce 20. století usvědčily dopady těles jako nejrozšířenější geologické procesy ovlivňující celou naši sluneční soustavu. Každé zkoumané nebeské těleso vykazovalo známky těchto srážek a nebyl důvod věřit, že jim Země unikla. Poprvé se lidstvo stalo svědkem impaktu v roce 1994, kdy se kometa Shoemaker-Levy 9 srazila s Jupiterem.

Astrogeologové podle rozsahu kráterů na Měsíci odhadují, že za posledních 600 milionů let musela být Země zasažena minimálně 60× objekty s průměrem více než 5 kilometrů. Nutno podotknout, že i ta nejmenší tělesa z nich byla schopná vytvořit kráter s průměrem 100 kilometrů. Dosud z těchto srážek byly objeveny pouze tři: Největší kráter Chicxulub (spojovaný s vyhynutím dinosaurů a dalších organismů na konci křídy před 66 miliony let)[9], Popigai a Manicouagan a všechny jsou spojovány s masovými vymíráními. Navíc korelace mezi kosmickými impakty a geologickou aktivitou naznačuje, že spouštěcím mechanismem silných erupcí mohly být velké impakty.[10]

Kromě přímého vlivu na topografii, klima či život dokázaly nedávné studie i vliv impaktů na jádro Země, zodpovědné za udržování magnetického pole.

Ačkoliv se potvrdily dopadové krátery na pevninách či mělkých moří, tak se dosud nepotvrdil žádný nacházející se na dně hlubokých oceánů. Existovala myšlenka, že tělesa explodují, aniž by dosáhly mořského dna. Každopádně nedostatek takových kráterů pro lidstvo neznamená nulovou hrozbu. Přestože masivní objem vody nepatrně zmírní energii nárazu, tak jako tak dojde ke vzniku megatsunami, jež v závislosti na velikosti, rychlosti a místu dopadu tělesa může dosahovat výšky od několika málo metrů po několik kilometrů. To může cestovat na obrovské vzdálenosti, aniž by ho to výrazně oslabilo.

Vliv impaktů na biosféru byl předmětem vědeckých debat. Tehdy vyšlo několik teorií o vymírání způsobeným právě touto katastrofou. Obecně bylo přijímáno 5 masových vymírání, odehrajíc se v posledních 500 milionů let. To největší před 250 miliony, které tvoří rozhraní mezi permem a triasem, zahubilo 90% veškerých forem života. Dodnes se přesně nezjistilo, co přesně vymírání způsobilo. Pokud nepočítáme vymírání na konci křídy, tak o zbylých třech hromadných vymírání víme ještě méně.

V roce 1980 fyzik Luis Alvarez, jeho syn, geolog Walter Alvarez a jaderní chemici Frank Asaro s Helen V. Michael objevili neobvykle vysoké koncentrace iridia ve specifické vrstvě skalních vrstev v zemské kůře. Iridium je prvek, který je na Zemi vzácný, ovšem hojný na asteroidech. Podle údajů vrstvy tým později odhadl rozměry takového tělesa mezi 10-14 kilometry. Iridiová vrstva byla nalezena po celém světě na sto různých místech. Rovněž byl objeven na 30 místech šokový křemen, vznikající po srážkách nebo explozí jaderných zbraní. Nad vrstvou se kromě toho zjistila vysoká koncentrace popela a sazí.

Teorii impaktu silně podporují izotopy chromu, nalezené ve vrstvě a současně i vylučují dosavadní teorii, že vyhubení dinosaurů způsobila intenzivní sopečná činnost. Vlastnosti izotopů odpovídají izotopům v meteoritech z uhlíkatého chondritu. Ovšem tím se nevyvrací, že původ objeveného chromu je kometární, jelikož i ty se skládají z podobného materiálu.

Nepřesvědčivějším důkazem nové teorie byl až objev kráteru na mexickém poloostrově Yucatán. Ten objevili Tony Camargo a Glen Pentfield, zatímco jako geofyzikové pracovali pro ropnou společnost PEMEX. To, co považovali za kruhový útvar, se nakonec ukázalo jako 180 km široký kráter. Nález přesvědčil drtivou většinu vědců, že vymírání na konci křídy musel skutečně způsobit náraz asteroidu, a nikoliv zvýšený vulkanismus, jak se do té doby myslelo.

Paleontologové David M. Raup a Jack Sepkoski přišli v roce 1983 s teorií, že za pravidelně se opakující vymírání s periodou kolem 26 milionů let může neznámá hvězda, která obíhá kolem našeho Slunce a v těchto obdobích vždy gravitačně způsobí přísun asteroidů a komet, které se pak se Zemí mohou srazit. Dosud však žádná takto blízká hvězda nebyla nalezena a dnes se od konceptu upouští.

Podle odborné studie z roku 2004 nastalo v prvních několika hodinách po dopadu k hromadnému "zabíjení" všech nechráněných suchozemských tvorů, kteří se nemohli schovat pod zem (do nor, doupat, skalisek, puklin apod) nebo do vody. Důvodem bylo globální tepelné infračervené záření, vytvářené zahřátím vyvržených částeček z místa dopadu (impaktních sférulí), jenž se v ohromných počtech vracely po balistické křivce do nižších vrstev atmosféry. Teplota při povrchu se pak mohla na dobu desítek minut až několika hodin zvýšit asi na 100 až 260 °C, mohlo se tedy jednat o nejvýznamnější faktor pro hromadné vymírání na konci křídy před 66 miliony let.[11]

Srážky planetky se Zemí je vnímáno jako hrozba, schopná zničení lidské civilizace. V roce 2000 zveřejnil časopis Discover Magazine seznam 20 možných scénářů, z nichž uvedl impakt vesmírného tělesa jako ten nejpravděpodobnější. Průzkum z roku 2010 dokonce ukázal, že 31 % Američanů věří, že k této události dojde do roku 2050.

V rané historii byly dopady těles na zemský povrch mnohem běžnější než dnes, neboť sluneční soustava obsahovala mnohem více těles.

Například Měsíc je výsledkem jedné gigantické srážky, kdy se naše planeta, během svého raného formování, srazila s menší plane

tou Theiou a vyvrženiny se poté na oběžné dráze shlukly a daly vzniknout Měsíci.

Po srážce Země s planetou Theiu vznikl Měsíc.

V dubnu 2014 vědci odhalili v Jižní Americe důkazy obřího dopadu, které se odehrál zhruba před 3,26 miliardami let. Ačkoliv kráter samotný nalezen nebyl, odhadují se rozměry tělesa na 37-58 kilometrů.

Dále se počítá s dvěma obřími objekty, které společně před 360-300 miliony vytvořily na jihu Austrálie 400kilometrovou zónu dopadu, což by jí řadilo mezi největší dosud objevenými. Třetí možný impakt, též objevený v roce 2015, našli odborníci v severovýchodním australském vnitrozemí, způsobeným 10kilometrovým tělesem před 300 miliony let. Dosud se ovšem neprokázal a budou potřeba další studie.

K dopadu došlo také přibližně 650 000 let po vytvoření kráteru Chicxulub. Místo dopadu se nachází na území současné Ukrajiny a 24 km široký kráter dostal jméno Boltyš.[12]

803 000 let staré nástroje z tektitů byly nalezeny u hominidů rodu Homo erectus v Asii, přestože se stále neobjevil kráter původního tělesa.

Známý případ dopadu v daném období je téměř dvoukilometrové jezero Lonar v Indii, jenž vzniklo před 570 000 lety.

V současné geologické epoše se prokázaly několik dopadů. Jeden z nich vytvořil v Argentině krátery Rio Cuarto, což se stalo před 10 000 lety, tedy na počátku Holocénu.

K Argentině se ještě k tomu vztahují objevené meteority Campo del Cielo. Ty se datují do doby před 4 000-5 000 lety. Španělské úřady se o nich dozvěděly v roce 1576. Roku 2015 policie zatkla čtyři údajné pašeráky, snažíc se ukrást víc než tunu těchto meteoritů.

Krátery Henbury v Austrálii a Kaali v Estonsku jsou staré 5 000 a 2 700 let. Ještě mladší se nachází v Kanadě: stáří kráteru Whitecourt, objeveném roku 2007, se odhaduje na 1 080-1 130 let. Má v průměru 36 metrů, hloubku 9 metrů a fragmenty železa se našly rozptýlen v přilehlém okolí.

Čínské záznamy vypovídají, že v prefektuře Čching-jang, zemřelo přibližně 10 000 obyvatel, kvůli "krupobití padajících kamenů". Astronomové mají podezření na pád většího meteoritu.

Vyvrácený les v Tungusce.

Jedna z nejznámějších událostí tohoto druhu, je bezpochyby Tunguská událost, ke které došlo na Sibiři v Rusku, 30. června 1908. Ve výšce 5-10 kilometrů nad povrchem explodovala kometa či asteroid s průměrem 40 až 190 metrů. Síla výbuchu se rovnala 10-25 megatun TNT (~1 500× víc než bomba svržená na Hirošimu) a tlaková vlna přelámala 80 milionů stromu na ploše 2 150 km² (čtyřnásobná rozloha Prahy).

Přímé zranění osoby však nastalo až 30. listopadu 1954 v Alabamě. Chondrit o hmotnosti 4 kilogramu prorazil střechu domu a zranil jeho obyvatelku.

Meteorit Příbram byl první meteorit na světě, který byl nalezen na základě snímků zaznamenávajících jeho dráhu v atmosféře. Byl zachycen na fotografiích bolidových kamer v Astronomickém ústavu v Ondřejově. Hlavní zásluhu na vývoji těchto kamer a výpočtu dráhy bolidu má Zdeněk Ceplecha. Objev úlomků výrazně posílil prestiž českého výzkumu meteorů ve světě a stal se impulzem k dalšímu rozvoji meteorické astronomie v Československu a později v České republice. Šlo o první případ na světě, kdy se podařilo z meteorických snímků vypočítat dráhu meteoru v atmosféře. Podařilo se také poprvé na světě prokázat původ meteoritu v hlavním pásu planetek. Toto prvenství přispělo k prestiži českého výzkumu meteorů (v roce 1967 byl Zdeněk Ceplecha zvolen předsedou komise pro meteory Mezinárodní astronomické unie) a k tomu, že v meteorické astronomii je česká věda na špičce světového výzkumu.

Dne 7. června 2006 byl v severním Norsku pozorován jasný bolid. První svědci přisuzovali ohnivé kouli ekvivalent výbuchu hirošimské bomby (15 kilotun TNT). Pozdější vědecké analýzy spočítaly sílu exploze na pouhých 100-500 tun TNT.

Kouřová stopa Čeljabinského meteoru.

15. září 2007 dopadl chodritový meteorit poblíž vesnice Carancas v jižním Peru. Vytvořil kráter o průměru 14 metrů, hloubce 4,5 metrů a v jeho bezprostředním okolí byla spálená země. V tu chvíli projížděl asi 100 metrů daleko místní vesničan na kole, z něhož samozřejmě spadl. Neutrpěl žádná zranění a ani nedaleká budova se nezdála poškozená. Následně se zvědaví vesničané šli podívat na místo impaktu, odkud údajně vystupoval výrazný zápach. Ti pak záhadně onemocněli, trpěli bolestmi hlavy a pociťovali nevolnost. Tu způsobil arzén nebo sloučeniny síry. Arzén se vyskytuje v místní podzemní vodě, jež po dopadu začala vřít a tím vznikl jedovatý plyn. Sirné sloučeniny jsou místo toho hojně zastoupeny přímo v meteoritu.

7. října 2008 byl sledován meteoroid o průměru 4 metry, vstupujíc do zemské atmosféry nad Súdánem. Jedná se o první těleso v historii, které bylo objeveno ještě ve vesmíru a následně určen čas a místo dopadu. Meteoroid poté skutečně dopadl v určené oblasti Núbijské pouště, kde se našli stovky jeho kusů.

15. února 2013 v 9:13 místního času vstoupil do atmosféry nad sibiřským městem Čeljabinsk v rychlosti 59 000 km/h meteoroid, jenž při rozpadu explodoval ve výšce 30 km silou 400-500 kilotun TNT (30× víc než hirošimská atomová bomba). Bolid, viditelný dokonce ze vzdálenosti 100 km, ozářil celou oblast v okolí města, což bylo zachyceno na nemalý počet videokamer místních obyvatel. O několik okamžiků později dorazila tlaková vlna způsobená výbuchem povrchu, kde zranila 1 500 lidí. Přestože se těžce zranily dvě osoby, tak si pohroma nevyžádala ani jeden lidský život. Škody na asi 3 000 budovách (především rozbitá okna) jsou odhadovány na 750 milionů korun. Jedná se o největší událost od exploze Tunguského meteoru v roce 1908.

Po pěti letech, 1. ledna 2014, astronomové opět detekovali asteroid na kolizním kurzu se Zemí. Tentokrát jen hodinu před dopadem. Přesné místo střetu bylo značně nejisté. Výpočty ukazovaly na oblast od Panamy po západní Afriku. Nakonec se tak událo nad Atlantským oceánem uprostřed odhadované dopadové linie.

Třetí největší těleso, jenž zasáhlo Zemi pro roce 1900 je bezesporu Kamčatský meteor. S 10-14 metry a hmotností 1 600 tun byl jen o něco menší než ten Čeljabinský. V poledne 18. prosince 2018 explodoval silou 173 kilotun TNT nad východním pobřeží ruského poloostrova ve výšce 26 km. Ačkoliv statistiky hovoří, že ke střetu těles této velikosti se Zemí dochází jen jednou za několik desetiletí, Kamčatský meteor dělí od toho Čeljabinského necelých 6 let.

Během pozdního 20. století na současného 21. století, začali vědci intenzivně hledat blízkozemní planetky, jež by mohly představovat hrozbu pro naši planetu a snažit se předpovědět čas a místo dopadu, pokud by byla detekována. NASA s pomocí automatizovaného systému Sentry nepřetržitě snímá katalog všech dosud známých planetek a snaží se na základě přesného určení drah zjistit případnou budoucí srážku se Zemí. V současné době není známo žádné těleso na kolizním kurzu. Nejvíce se tomu blíží 2010 RF12 o průměru 7 metrů, který má 5% šanci, že v září 2095 dopadne na Zem.

Dosud byly úspěšně předpovězeny pouze 4 dopady. Predikce je založená především na několikaleté katalogizaci asteroidů. Zpravidla se dráha nejlépe určuje u těch velkých (nad 1 km), neboť jsou dobře viditelné z velké vzdálenosti. 95% z nich už je známo, takže lze zjišťovat jejich oběžné dráhy v čase a tudíž předpovídat možný střet dlouho předtím než se tak stane. Menší objekty jsou oproti tomu příliš slabě viditelné a jejich detekce podstatně obtížnější. Výjimku tvoří ty, které se zrovna nacházely v bezprostřední blízkosti Země. Hlavní nástroje s nimiž se objevování pracuje, jsou širokoplošní pozemské dalekohledy, například sestava dvou dalekohledů ATLAS. Nevýhoda pozemských dalekohledů je ten, že snímají pouze část oblohy a nemohou snímat tu denní.

V dubnu 2018 nadace B612 oznámila, že je "100 % jisté", že nás zasáhne zničující asteroid, avšak se neví, kdy to bude. I slavný fyzik Steven Hawking považoval kolizi s asteroidem v jedné ze svých posledních knih, jako největší hrozbu pro lidstvo. Dle expertů Kongresu USA by NASA potřebovala nejméně 5 let na přípravy mise s cílem odklonit nebezpečnou planetku.

Jedna z prvních knih, kde se mluví o srážce s vesmírným objektem je bezesporu román Na kometě (1877) od francouzského spisovatele Julese Verna, vyprávějící o dobrodružství několika národností napříč sluneční soustavou poté, co náraz komety od Země "odštípl" kus pevniny. Zástupce anglické literatury, H. G. Wells, vydal o 20 let později povídku Hvězda, líčící zkázu rozpoutanou bludnou hvězdou, jež pronikla do vnitřních částí sluneční soustavy. Stejné následky, tentokrát ovšem prostřednictvím průlety komety, popisují ve svém díle Luciferovo kladivo, i američtí spisovatelé Larry Niven a Jerry Pournelle. Pozadu nezůstal ani jeden z nejslavnějších autorů sci-fu, Arthur C. Clark se svým románem Setkání s Rámou.

Námět, kdy hrozí zničení Země z vesmíru je velice využívaný ve kinematografickém průmyslu, ačkoliv jsou v některých případech béčkové kvality a z vědeckého pohledu dosti nereálné.

Ve filmu Armageddon (1998) podstoupí zkušení naftaři astronautický výcvik, aby se následně vydali se dvěma raketoplány vstříc asteroidu o velikosti státu Texas, který má během 18 dnů zasáhnout Zemi.(videoklip)

Nutno zmínit i velmi podobný snímek, Drtivý dopad, vydaný ve stejném roce. Avšak s tím rozdílem, že se na Zemi řítí kometa, zničit se ho vydají skuteční astronauté a film dopadne hořkosladce.(videoklip)

• Hromadná vymírání
• Impaktní zima

• Obrázky, zvuky či videa k tématu impakt mimozemského tělesa na Wikimedia Commons