Aστεροειδής - κομήτης - μετεωροειδής - μετέωρο - μετεωρίτης: Ποιές οι διαφορές;
Αστεροειδής: Ένα σχετικά μικρό, ανενεργό, βραχώδες σώμα σε τροχιά γύρω από τον Ήλιο.
Κομήτης: Ένα σχετικά μικρό, ενεργό αντικείμενο, του οποίου οι πάγοι εξαχνώνονται κοντά στον Ήλιο, σχηματίζοντας ουρά αερίων και σκόνης.
Μετεωροειδής: Μικρό σωματίδιο (<1m) −θραύσμα κομήτη ή αστεροειδούς σε τροχιά γύρω από τον Ήλιο.
Μετέωρο: Το φωτεινό φαινόμενο που προκαλείται από την είσοδο ενός μετεωροειδούς στην ατμόσφαιρα της Γης −ένας διάττων αστέρας, ένα πεφταστέρι.
Μετεωρίτης: Ένας αστεροειδής που επιβίωσε της διέλευσης μέσα από τη γήινη ατμόσφαιρα και έφτασε μέχρι το έδαφος.
Μεγέθη και Συχνότητα ☄️
Σκόνη Κάθε μέρα η Γη βομβαρδίζεται από 50 τόνους ύλης: σκόνη, σωματίδια μεγέθους κόκκου άμμου από το διάστημα.
🚗 Κάθε χρόνο ένας αστεροειδής μεγέθους αυτοκινήτου εισέρχεται στην ατμόσφαιρα της Γης, δημιουργεί μια εντυπωσιακή πυρόσφαιρα και καταστρέφεται ολοσχερώς, χωρίς κάποιο κομμάτι να επιβιώσει για να φτάσει στο έδαφος.
10 μέτρα Κάθε δεκαετία αστεροειδείς αυτού του μεγέθους προσκρούουν στη Γη, προκαλώντας μια πολύ φωτεινή πυρόσφαιρα και ώστικό κύμα που μπορεί να σπάσει τα κοντινά παράθυρα.
50 μέτρα Αστεροειδείς αυτού του μεγέθους προσκρούουν στη Γη κάθε 1.000 χρόνια και προκαλούν τοπικές καταστροφές. Μπορεί να δημιουργήσουν ή να μην δημιουργήσουν κρατήρα πρόσκρουσης.
150 μέτρα Ένας αστεροειδής αυτού του μεγέθους προσκρούει στη Γη κάθε 20.000 χρόνια, δημιουργώντας έναν κρατήρα διαμέτρου 1 έως 2 χιλιομέτρων. Μπορεί να καταστρέψει μια ολόκληρη πόλη, προκαλώντας εκτεταμένες ζημιές σε ακτίνα δεκάδων χιλιομέτρων ή τεράστιο τσουνάμι αν πέσει στη θάλασσα.
1.000 μέτρα Ένας αστεροειδής αυτού του μεγέθους προσκρούει στη Γη κάθε 700.000 χρόνια, προκαλώντας έναν κρατήρα διαμέτρου 10 χιλιομέτρων. Θα προκαλούσε παγκόσμια καταστροφή και πιθανώς την κατάρρευση του ανθρώπινου πολιτισμού.
10.000 μέτρα Αστεροειδείς αυτού του μεγέθους προσκρούουν στη Γη περίπου κάθε 100 εκατομμύρια χρόνια. Αφήνουν κρατήρες διαμέτρου 100 χιλιομέτρων, προκαλούν παγκόσμιες καταστροφές και μαζικές εξαφανίσεις ειδών.
Μεγάλοι αστεροειδείς έχουν χτυπήσει τη Γη στο παρελθόν
Ο Κρατήρας Μπάρινγκερ στην Αριζόνα. Credit: NASA/Amanda Barnett
Αστεροειδείς πέφτουν περιστασιακά στη Γη και αφήνουν κρατήρες όπως ο Κρατήρας Μπάρινγκερ στη Αριζόνα με διάμετρο 1,2 χιλιόμετρα και βάθος 180 μέτρα. Δημιουργήθηκε πριν από περίπου 50.000 χρόνια από έναν μεταλλικό αστεροειδή περί τα 40 μέτρα σε μέγεθος και μάζας περί τους 300.000 τόνους. Θεωρείται ότι η μισή μάζα του εξαϋλώθηκε κατά τη διέλευση από την ατμόσφαιρα και η άλλη μισή κατά την πρόσκρουση. Οι μετεωρίτες από αυτή την πτώση ονομάζονται Canyon Diablo από ένα ομώνυμο γειτονικό φαράγγι. Έχουν ανακτηθεί εκατοντάδες κομμάτια συνολικής μάζας περί τους 30 τόνους. Το μεγαλύτερο ανακτηθέν κομμάτι έχει μήκος 80 εκατοστά και βάρος 639 kg.
Μετέωρο του Τσελιάμπινσκ
Το ίχνος του Μετεώρου του Τσελιάμπινσκ (Chelyabinsk) που εξερράγη σε ύψος 30 χιλιομέτρων από το έδαφος. Credit: Alex Alishevskikh
Ένας πετρώδης στεροειδής μεγέθους περί τα 20 μέτρα και μάζας περί τους 10.000 τόνους, εξερράγη πάνω από το Τσελιάμπινσκ της Ρωσίας το 2013. Το ωστικό κύμα προκάλεσε ζημιές σε μερικά κτίρια και έσπασε παράθυρα σε έκταση 500 τετραγωνικών χιλιομέτρων. Εκατοντάδες άνθρωποι τραυματίστηκαν, κυρίως από τα σπασμένα γυαλιά.
Από το μετέωρο του Τσελιάμπινσκ, το μεγαλύτερο κομμάτι που έφτασε στο έδαφος έχει μήκος 60 εκατοστά και βάρος 540 kg και έπεσε σε μια παγωμένη λίμνη από όπου και η φωτογραφία. Credit: Alamy
Έκρηξη της Τουνγκούσκα
Το 1908, ένας πετρώσης ή ανθρακούχος αστεροειδής μεγέθους 50 με 60 μέτρα και μάζας περί τους 100.000 τόνους, εξερράγη στην περιοχή Τουνγκούσκα (Tunguska) της Σιβηρίας, ισοπεδώνοντας 80 εκατομμύρια δέντρα σε μια έκταση 2.000 τετραγωνικών χιλιομέτρων. Credit: Universal History Archive/Universal Images Group via Getty Images
Αυτόπτες μάρτυρες περιέγραψαν μια θερμική έκρηξη που ακολουθήθηκε από ισχυρές σεισμικές δονήσεις και ένα κύμα πίεσης που πέταξε ανθρώπους στον αέρα. Ο αστεροειδής εξερράγη σε ύψος 5 με 10 χιλιόμετρα από το έδαφος και δεν δημιούργησε κάποιον κρατήρα. Τα μόνα πιθανά υπολείμματα που έχουν βρεθεί είναι μερικά μικρά θραύσματα με διάμετρο μικρότερη από ένα χιλιοστό.
Το “Συμβάν της Τουνγκούσκα” είναι η μεγαλύτερη ιστορικά καταγεγραμένη πρόσκρουση στη Γη. Η έκρηξη καταγράφηκε σε σεισμικούς σταθμούς σε Ευρώπη και Ασία. Τα κύματα πίεσης στην ατμόσφαιρα ανιχνεύθηκαν στη Γερμανία, τη Δανία, την Κροατία, την Αγγλία, και τόσο μακριά όσο οι Ολλανδικές Ανατολικές Ινδίες και η Ουάσιγκτον.
Κρητιδική - Παλαιογενής εξαφάνιση
Κρατήρας Τσιξουλούμπ (Chicxulub)-χάρτης βαρυτικής ανωμαλίας αποκαλύπτει τον 200 km κρατήρα στη χερσόνησο Γιουκατάν στο Μεξικό. Credit: A. HIldebrand, M. Pilkington, and M. Connors.
Αστεροειδής διαμέτρου 10 με 15 km, προσέκρουσε στη Γη πριν 66 εκατομμύρια χρόνια προκαλώντας την εξαφάνιση των δεινοσαύρων🦕. Και όχι μόνο των δεινοσαύρων, το 75% όλων των ειδών ζώων και φυτών που υπήρχαν τότε στον πλανήτη εξαφανίστηκε.
Ο αστεροειδής προσέκρουσε με μεγάλη γωνία 45° με 60° εισχωρώντας 30 km(!) μέσα στον φλοιό της Γης δημιουργώντας μια τρύπα διαμέτρου 100 km. Η λεκάνη αυτή κατέρρευσε σε λίγα λεπτά, αφήνοντας έναν κρατήρα 200 χιλιομέτρων σε πλάτος και μερικών χιλιομέτρων σε βάθος. Στο κέντρο, το ρευστοποιημένο πέτρωμα αναπήδησε, δημιουργώντας ένα ύψωμα ψηλότερο από τα Ιμαλάια, που στη συνέχεια κατέρρευσε σε ένα εσωτερικό «δαχτυλίδι κορυφών».
Ο κρατήρας είναι θαμμένος σήμερα κάτω από ιζήματα πάχους 600 μέτρων, μα χάρτες βαρυτικής ανωμαλίας αποκαλύπτουν την μορφή του, που μοιάζει με του κρατήρα Schrödinger στη Σελήνη.
Κρατήρας Schrödinger διαμέτρου 300 km στη Σελήνη. Credit NASA
Πυρηνικός χειμώνας
Η πρόσκρουση εκτίναξε τόσα συντρίμματα, καπνό και σωματίδια θείου στην ατμόσφαιρα, που κάλυψαν ολόκληρη τη Γη μέσα σε 4 με 5 ώρες, κρύβοντας τον Ήλιο. Η μέση θερμοκρασία του πλανήτη έπεσε κατά 25 βαθμούς.
Για 2 χρόνια το φως του Ήλιου δεν έφτανε στην επιφάνεια. Η τροφική αλυσίδα κατέρρευσε. Τα φυτά πέθαναν μην μπορώντας να φωτοσυνθέσουν και η έλλειψη τροφής οδήγησε στον αφανισμό φυτοφάγων και σαρκοφάγων ζώων. Οι επιστήμονες εκτιμούν ότι ό,τι ζώο είχε μάζα πάνω από 25 kg εξαφανίστηκε.
Ο αστεροειδής έπεσε σε μια ρηχή θάλασσα με ιζήματα γύψου (CaSO42H2O) στον πυθμένα. Η πρόσκρουση εξαέρωσε νερό και πετρώματα και εκτίναξε μεγάλες ποσότητες θείου (S) στην ατμόσφαιρα. Τα αέρια θείου ενώθηκαν με το νερό σχηματίζοντας σωματίδια θείου που μπλοκάρουν πολύ αποτελεσματικά την ηλιακή ακτινοβολία εντείνοντας τον πυρηνικό χειμώνα.
Τα σωματίδια που κάλυψαν τον Ήλιο (σκόνη, αιθάλη και θείο) προήλθαν από:
- Πυριτικά συντρίμματα από την κονιορτοποίηση του γρανιτικού υποβάθρου του Γιουκατάν κάτω από τους γύψους.
- Σωματίδια θείου από την εξαέρωση των πετρωμάτων γύψου και του νερού.
- Καπνός από την καύση θαμμένων υδρογονανθράκων (και σήμερα εξορύσσεται πετρέλαιο στον κόλπο του Μεξικού).
- Καπνός πυρκαγιών που προκλήθηκαν από την πρόσκρουση (αν και πέρα από μια ακτίνα 3.000 km εκτιμάται ότι δεν υπήρξαν εκτεταμένες παγκόσμιες πυρκαγιές).
Χρειάστηκε να περάσουν 15 χρόνια για να πέσει όλο αυτό το υλικό στο έδαφος, σχηματίζοντας ένα στρώμα που συναντάμε σήμερα σε ολόκληρη την υφήλιο.
Η λεπτή άσπρη γραμμή είναι το K-Pg όριο, το όριο μεταξύ Κρητιδικής (Kreidezeit) κάτω και Παλαιογενούς (Paläogen) επάνω εποχής. Κάτω από τη γραμμή συναντάμε απολιθώματα δεινοσαύρων. Eπάνω έχουν εξαφανιστεί. Credit: James Van Gundy/ South Table Mountain, Colorado
Το K-Pg όριο σχηματίστηκε από την καθίζηση των υλικών που είχαν για χρόνια κρύψει τον Ήλιο. Το στρώμα αυτό είναι πλούσιο σε ιρίδιο, ένα χημικό στοιχείο άφθονο σε πολλούς μετεωρίτες μα σπάνιο στα γήινα πετρώματα. Οι ασυνήθιστα υψηλές συγκεντρώσεις ιριδίου είναι απόδειξη ότι η πρόσκρουση ενός αστεροειδούς ευθύνεται για την Κρητιδική-Παλαιογενή μαζική εξαφάνιση ειδών πριν από 66 εκατομμύρια χρόνια.
Το 1998, βρέθηκε ένας μετεωρίτης διαμέτρου περί τα 2,5 χιλιοστά, σε πυρήνα γεώτρησης βαθιάς θάλασσας στον Ειρηνικό, με τον μετεωρίτη να βρίσκεται στη βάση της ανωμαλίας ιριδίου του ορίου K-Pg μέσα στον πυρήνα ιζημάτων. Ο μετεωρίτης είναι ανθρακούχος χονδρίτης και πιθανότητα αντιπροσωπεύει θραύσμα του αρχικού αστεροειδούς των δέκα χιλιομέτρων.
Περιοχές εντοπισμού του K-Pg ορίου ανά τον κόσμο. Credit: Schulte et al., 2010
puchan/iStockphoto
Πρόσκρουση Αστεροειδούς - τι καθορίζει τη σφοδρότητα;
Το μέγεθος της καταστροφής εξαρτάται από τη μάζα, την ταχύτητα και τη γωνία πρόσκρουσης.
Μάζα
Συνηθίζουμε να περιγράφουμε τους αστεροειδείς με βάση το μέγεθός τους, μα αυτό που πραγματικά έχει σημασία είναι η μάζα τους. Που ισούται με τον όγκο επί την πυκνότητα.
Οι αστεροειδείς χωρίζονται σε τρεις κύριες κατηγορίες:
- C-type (carbonaceous) ανθρακούχοι: Η πιο κοινή κατηγορία, περιλαμβάνει το 75% των γνωστών αστεροειδών. Εξαιρετικά σκουρόχρωμοι (albedo 0,03). Παρόμοιοι με τους ανθρακούχους χονδρίτες μετεωρίτες. Από τα αρχαιότερα αντικείμενα του ηλιακού συστήματος. Μέση πυκνότητα 1,7 g/cm3
- S-type (stony-silicate) πετρώδεις-πυριτικοί: To 17% των γνωστών αστεροειδών. Σχετικά λαμπεροί (albedo 0,10-0,22). Αποτελούνται από πυριτικά υλικά και νικέλιο-σίδηρο. Μέση πυκνότητα 3 g/cm3
- M-type (metallic) μεταλλικοί: Οι περισσότεροι από τους υπόλοιπους. Αποτελούνται από σίδηρο και νικέλιο. Σχετικά λαμπεροί (albedo 0,10-0,18). Μέση πυκνότητα μέχρι και 8 g/cm3
Γενικά θεωρούμε ότι ένα αντικείμενο μικρότερο από 25 μέτρα πιθανότατα θα καεί κατά την είσοδο στη γήινη ατμόσφαιρα και θα προκαλέσει μικρή ή καθόλου ζημιά, όπως συνέβη στην περίπτωση του Μετεώρου του Τσελιάμπινσκ.
Μα αυτό ισχύει για την πλειοψηφία των αστεροειδών που είναι ανθρακούχοι. Αν το αντικείμενο είναι μεταλλικό, η διαφορά στη μάζα και συνεπώς στην ενέργεια πρόσκρουσης είναι τεράστια. Για παράδειγμα, ένας ανθρακούχος αστεροειδής διαμέτρου 25 μέτρων έχει μάζα 14.000 tn, μα ένας μεταλλικός αστεροειδής ίδια διαμέτρου έχει μάζα 65.000 tn.
Γωνία εισόδου
Όσο μεγαλύτερη η γωνία εισόδου τόσο μεγαλύτερες οι επιτώσεις. Αντίθετα οι ρηχές γωνίες κάνουν τον αστεροειδή να διέλθει μέσα από μεγαλύτερο πάχος ατμόσφαιρας μετριάζοντας την πτώση. Στο βίντεο φαίνεται η ρηχή γωνία εισόδου 18-μοίρες του μετεώρου του Τσελιάμπινσκ.
Ταχύτητα
Όσο μεγαλύτερη η ταχύτητα τόσο μεγαλύτερη η ενέργεια της πρόσκρουσης.
Η ταχύτητα που εισέρχεται ένας αστεροειδής στην ατμόσφαιρα κυμαίνεται από 11 μέχρι 40 km/s με μια μέση ταχύτητα να είναι τα 20 km/s. Ένας αστεροειδής χρειάζεται μόλις μερικά δευτερόλεπτα για να φτάσει στο έδαφος.
Μπορείτε να κάνετε τη δική σας προσομοίωση πρόσκρουσης, επιλέγοντας μάζα, ταχύτητα και γωνία πρόσκρουσης, εδώ: https://impact.ese.ic.ac.uk/ImpactEarth/ImpactEffects/
Πλανητική Άμυνα
Τόσο η ESA όσο και η NASA έχουν γραφεία πλανητικής άμυνας που παρακολουθούν τα Γεωπλήσια αντικείμενα, αντικείμενα δηλαδή που η τροχιά τους μπορεί να τα φέρει κοντά στη Γη.
Με τη σημερινή τεχνολογία έχουμε τη δυνατότητα να εκτρέψουμε ένα αντικείμενο αν αυτό κινδυνεύει να χτυπήσει τη Γη −οι δεινόσαυροι εξαφανίστηκαν γιατί δεν διέθεταν διαστημικό πρόγραμμα.
Το πρώτο βήμα στην πλανητική άμυνα είναι η έγκαιρη πρόγνωση. Εξειδικευμένα αστεροσκοπεία και διαστημικά τηλεσκόπια παρακολουθούν συνεχώς το διάστημα, καταγράφοντας τις τροχιές επικίνδυνων αντικειμένων και ανιχνεύοντας νέα.
Αν έχουμε αρκετό χρόνο, αρκεί μια ελάχιστη ώθηση για να εκτρέψουμε ένα αντικείμενο. Η έγκαιρη πρόγνωση έχει τεράστια σημασία καθώς απαιτούνται μερικά χρόνια μόνο και μόνο για προετοιμασία και εκτόξευση μιας αποστολής αναχαίτισης.
Υπάρχουν δύο κύριες μέθοδοι εκτροπής.
1. Κινητική ενέργεια της πρόσκρουσης
2. Πυρηνική βόμβα
Υπάρχουν δύο κύριες μέθοδοι εκτροπής ενός αντικειμένου ώστε αυτό να μην χτυπήσει τη Γη.
Για μικρά αντικείμενα, μπορούμε απλώς να ρίξουμε επάνω τους ένα βαρύ διαστημόπλοιο, ώστε η κινητική ενέργεια της πρόσκρουσης να τους αλλάξει λίγο την ταχύτητα.
Για μεγαλύτερα αντικείμενα, η βέλτιστη λύση είναι η πυροδότηση μιας πυρηνικής βόμβας δίπλα τους.
DART - Double Asteroid Redirection Test
Έχουμε ήδη δοκιμάσει την κινητική ενέργεια πρόσκρουσης με την αποστολή DART. Μετρήσαμε δηλαδή πόσο μπορούμε να αλλάξουμε την ταχύτητα ενός αστεροειδούς απλά χτυπώντας τον με ένα σκάφος.
Ένα μικρό διαστημικό σκάφος 500 κιλών προσέκρουσε στον αστεροειδή Δίμορφο στις 26 Σεπτεμβρίου 2022 με ταχύτητα 24.000 km/h. Ο Δίμορφος είναι το φεγγάρι πλάτους 170 μέτρων του πολύ μεγαλύτερου αστεροειδούς Δίδυμου (800 μέτρων). Το σκάφος χτύπησε τον Δίμορφο με κατεύθυνση αντίθετη της κίνησης του φεγγαριού και μείωσε την ταχύτητα και την τροχιά του γύρω από τον Δίδυμο.
Οι επιστήμονες ήλπιζαν να δουν μια αλλαγή περιόδου τουλάχιστον 73 δευτερολέπτων. Η πραγματική αλλαγή; 32 λεπτά!
Η πρόσκρουση εκτόξευσε συντρίμματα του Δίμορφου στο διάστημα με κατεύθυνση αντίθετη της κίνησής του. Λόγω δράσης-αντίδρασης, η εκτόξευση των συντριμμιών μείωσε την ταχύτητα του Δίμορφου πολύ περισσότερο από την ίδια την πρόσκρουση!
Ένα μήνα μετά, τα συντρίμμια είχαν δημιουργήσει μία ουρά μήκους 10.000 χιλιομέτρων όπως φαίνεται στην φωτογραφία από το Virtual Telescope Project
Πυρηνική βόμβα
Για μεγαλύτερα αντικείμενα, τάξεως χιλιομέτρων, η μέθοδος της κινητικής ενέργειας δεν είναι αρκετή, θα πρέπει να χρησιμοποιήσουμε πυρηνικά.
Όχι για να καταστρέψουμε τον αστεροειδή −αυτό δεν θα λειτουργήσει γιατί αφενός οι αστεροειδείς είναι μεγάλοι και μια πυρηνική βόμβα ίσως δεν είναι αρκετή για να τους καταστρέψει, και αφετέρου θα βρεθούμε με χιλιάδες μικρότερα προβλήματα αντί για ένα μεγάλο, που θα είναι και ραδιενεργά μολυσμένα.
Σκοπός μας εξάλλου είναι να αλλάξουμε την ταχύτητα. Οπότε η πυροδότηση δεν θα γίνει πάνω, αλλά δίπλα στον αστεροειδή. Στο διάστημα δεν υπάρχει αέρας για να δημιουργηθεί ωστικό κύμα να σπρώξει τον αστεροειδή. Μα η ακτινοβολία υψηλής ενέργειας -ακτίνες Χ από την πυρηνική έκρηξη, εξαερώνει το επιφανειακό υλικό του αστεροειδούς και το αέριο αυτό διαστέλλεται απίστευτα γρήγορα, ωθώντας τον αστεροειδή σαν τα αέρια ενός πυραύλου. H εκτόξευση συντριμμιών επιφέρει περαιτέρω μείωση της ταχύτητας.
Θεωρητικοί υπολογισμοί εκτιμούν ότι μια πυρηνική βόμβα ενός μεγατόνου μπορεί να μειώσει την ταχύτητα ενός αστεροειδούς μεγέθους τεσσάρων χιλιομέτρων κατά ένα εκατοστό ανά δευτερόλεπτο. Ίσως δεν ακούγεται πολύ μα αν έχουμε αρκετό χρόνο αυτή η ελάχιστη αλλαγή είναι αρκετή.
Γιατί αυτό που θέλουμε, δεν είναι να αλλάξουμε την τροχιά ενός αστεροειδούς, αλλά ελάχιστα την ταχύτητα, ώστε αυτός να μην βρεθεί την ίδια στιγμή στο ίδιο σημείο του χώρου με τη Γη.
Παρότι τα πυρηνικά απαγορεύονται στο διάστημα, θα πρέπει να γίνει κάποια εξαίρεση, για να δούμε στην πράξη πόσο μπορούμε να αλλάξουμε την ταχύτητα ενός μεγάλους σώματος με μια πυρηνική βόμβα.
Γιατί πέρα από τους αστεροειδείς υπάρχουν και οι κομήτες. Και ναι μεν οι πιθανότητες να μας χτυπήσει ένα μεγάλο αντικείμενο είναι απειροελάχιστες, μα στο τέλος είναι απλά θέμα χρόνου, και θα συμβεί. Να εμφανιστεί ξαφνικά ένας κομήτης από τις εσχατιές του ηλιακού συστήματος, ένα σώμα μεγέθους αρκετών χιλιομέτρων, με πορεία σύγκρουσης με τη Γη −και τότε πρέπει να είμαστε έτοιμοι να τον αντιμετωπίσουμε.
– –
Κώστας Σακκάς
Φέρνουμε τον έναστρο ουρανό σε εσάς!
