Chicxulub, díra do Yucatanu

Soudný den 65 milionů let před současností: Asteroid o průměru 10 km vniká do atmosféry Země rychlostí 20 km/s. Dopadá na místo, které se o 65 milionů let později bude nazývat Yucatan. Vytváří kráter o průměru 180 km, hluboký asi 1 km, se středem na pobřeží v místě, kde o 65 milionů let později bude stát přístavní město Progresso a vedle něj vesnice Chicxulub [čikčulub]. Hlavní kráter se postupně zaplní třetihorními usazeninami, až zmizí ze zemského povrchu. Prozradí se však tíhovými anomáliemi a trvale změněným geologickým složením (stlačenými horninami, zvýšeným obsahem iridia). Okolí kráteru se pozvolna mění, ve vápenci vznikají propasti (cenoty), které se stávají skvělou zásobárnou vody. Kolem nich vyrůstají vesnice. Jednoho dne se lidé hledající ropu náhodou provrtají až tam, kde asteroid skončil svou dráhu: na dno kráteru.

Co se děje při dopadu 10 km velkého asteroidu?

Při dopadu tak velkého asteroidu se uvolní obrovská energie (řádově 10²⁴ joulů). Usazené vrstvy hornin se v mělkém moři částečně vypaří, částečně jsou stlačeny a přetaveny. Tlak nad 10 kilopascalů vyvolá přetavení křemíku. Exploduje obrovské množství materiálu (odhadem 10¹⁷ kg), čímž se do atmosféry dostanou uhličitan vápenatý a síran vápenatý. Exploze proběhne téměř okamžitě, ale její následky jsou dlouhodobé. Sluneční svit je zastíněn, teplota prudce klesne, přeruší se fotosyntéza, zkolabuje potravinový řetězec. Vyhyne více než polovina všech rostlinných a živočišných druhů. Vzduch je plný jedovatých zplodin síry, které zadusí to, co ještě přežilo. Zdvihne se vlna cunami, jež cestou na pobřeží a zpět spláchne vše živé v dosahu stovek kilometrů. Na různých místech v okolí vzniknou zemětřesení, aktivují se sopky. Požáry propukající kolem místa dopadu sežehnou lesy, zničí vše živé, roztaví skály. V důsledku požárů a sopečné činnosti se do atmosféry dostane další materiál, který způsobí obrovský pokles teploty (nukleární zimu), a velké množství oxidu uhlíku, jež za čas vyvolá skleníkový efekt.

Období takové nestability životních podmínek může trvat miliony let. Například dopadem asteroidu na Yucatan skončila křída, poslední období druhohor, a začaly třetihory. Není pravda, že vyhynuli jen veleještěři, ani není pravda, že pomřeli naráz. Velcí žrouti, jako právě veleještěři, chcípali v těžkých mukách hladem a zimou nebo se pomalu dusili jedovatými plyny. Šanci na přežití měli jen menší, úsporněji žijící tvorové, kteří byli ukryti pod zemí či pod vodou.

• Pohled geofyzika

  Na Zemi je registrováno přes sto impaktních kráterů rozmanitého stáří. Některé jsou velmi mladé a dosud nejsou zahlazeny, např. kráter v Arizoně, který vznikl před „pouhými“ 50 000 lety (viz tabulka) , po jiných zbyly jen náznaky. Je skvělé, že se podařilo prokázat existenci kráteru Chicxulub, a nedávno byl v Barentsově moři objeven (opět při hledání nafty) další takový útvar. Jmenuje se Mjolnir, leží na pobřeží Norska, průměr má asi 40 km a před nějakými 150 miliony lety jej vyhloubil asteroid o průměru zhruba 1–2 km. Je možné, že způsobil celoplanetární katastrofu, jakou jsme již popsali, zejména cunami mezi Kanadou a Ruskem.

  Yucatan leží v krasové oblasti. Přes všechny změny hladiny moří a tektonickou činnost za posledních 65 milionů let se toho zde geologicky mnoho nezměnilo. Díky vlastnostem vápence se impaktní struktura zachovala v „dobrém stavu“. Kráter se postupně zaplňoval třetihorními usazeninami (viz vertikální průřez oblastí na obrázku).

  Vnější kráter má průměr asi 180 km a vnitřní asi 90 km, částečně jsou odděleny „lemem“ (viz obrázek). Gravimetrická měření objevila anomálie zemského tíhového pole přes 40 mGal (1 Gal = 10^–2 m.s^–2). Velkorozměrné tíhové anomálie zemského tělesa (např. rozhraní kontinentů) nepřesahují 100 mGal – anomálie v oblasti Chicxulubu je tedy značná. Zatím však veškeré výsledky pocházejí z měření pod zemí, na zemi či na vodě, oblast je příliš malá, než aby anomálii bylo možné potvrdit družicovým měřením. Tíhová měření z lodí jsou v mělkém moři velmi nepřesná, proto byla zahájena měření z letadel (obrázek). Projekt připravilo Centrum pro výzkum věd o Zemi v Postupimi (GFZ).

  Další možností výzkumu jsou hluboké vrty. Existuje projekt ICDP (International Continental Scientific Drilling Program), jehož se postupimské Centrum pro výzkum věd o Zemi účastní od r. 1996. Hluboký vrt jdoucí až „pod dno“ kráteru umožní přesně určit složení, strukturu a procesy, které v této části zemské litosféry v důsledku dopadu proběhly.

• Pohled astronoma

  Kolem Slunce obíhá řada planetek a komet na drahách, které se přibližují k dráze Země. Planetky jsou pevná tělesa vzniklá v oblasti mezi drahami Marsu a Jupiteru, komety vznikly v oblasti velkých planet (od Jupiteru po Neptun) a jsou složeny z těkavějších látek. Od vzniku sluneční soustavy se tato tělesa i jejich dráhy neustále vyvíjejí, občas se srazí mezi sebou nebo s planetami a se Sluncem. Stopy srážek nacházíme ve formě kráterů jak na planetkách samotných, tak na planetách a jejich měsících. Dalším důkazem srážek je existence rodin planetek (rodina vzniká rozpadem větší planetky při srážce). V roce 1994 jsme pak byli přímými svědky dopadu rozpadlých částí komety Shoemaker-Levy 9 na Jupiter (viz též Vesmír 73, 125, 1994/3). Srážky s planetkami a kometami jsou přirozenou součástí vývoje sluneční soustavy.

  Frekvence dopadů planetek či komet na Zemi a rizika s tím spojená jsou mimo dosah našich zkušeností. Jediný historicky spolehlivě zaznamenaný dopad malé planetky či komety o velikosti zhruba 60 metrů nastal 30. června 1908 v oblasti Podkamenné Tunguzky na Sibiři (obrázek). Důsledkem srážky bylo zničení dvou tisíc km² sibiřského lesa, naštěstí však nevznikly žádné ztráty na životech. Tělesa podobných velikostí dopadají na Zemi v průměru jednou za 300 let. Tělesa větších rozměrů dopadají méně často, jejich počet se s rostoucí velikostí zmenšuje. Tělesa o průměru kolem 0,5 km dopadají zhruba jednou za deset tisíc let, o průměru kolem 2 km jednou za milion let a desetikilometrová tělesa (podobná tomu, které vytvořilo Chicxulub) jednou za sto milionů let.

  Celkově dopadá na Zemi mnohem více planetek (asi 90 % asteroidů) než komet, ale důsledky dopadů komet bývají rozsáhlejší, mají totiž vyšší dopadové rychlosti. Na rizicích spojených se srážkami se proto komety podílejí zhruba 25 %. Odhaduje se, že velké riziko pro naši civilizaci představují planetky o velikostech větších než 1 km, dosti výrazné riziko však nastává již od velikosti 0,5 km.

  Do současné doby bylo objeveno přes 1200 blízkozemních planetek všech velikostí, žádná z nich pro příštích sto let nepředstavuje významné riziko srážky se Zemí. Většinu blízkozemních planetek o velikostech větších než 0,5 km však ještě neznáme, nemůžeme tedy vyloučit možnost, že některá z nich je na kolizním kurzu se Zemí. Pravděpodobnost dopadu takové planetky během jednoho roku je řádově od 1:10 000 (pro planetky větší než 0,5 km) až po 1:100 000 (pro planetky větší než 1 km). Téměř s jistotou již můžeme vyloučit nebezpečí, že by nás během 21. století zasáhla planetka o velikosti tělesa, které vytvořilo kráter Chicxulub.

Šance na přežití v budoucnu

Masové vyhynutí z období před 65 miliony let nebylo první. Vyskytovalo se již dříve: v pozdním ordoviku (před 440 miliony let), v pozdním devonu (před 360 miliony let), na rozhraní permu a triasu (před 248 miliony let) či v pozdním triasu (před 210 miliony let). Netvrdíme, že každé vyhynutí bylo způsobeno dopadem planetky nebo komety, ale je to jedna z možných příčin. Teprve další výzkum masových vyhynutí druhů může objasnit, do jaké míry se na nich srážky se Zemí podílely. Otázka, která samozřejmě každého napadne, je: Kdy a jak velký dopad postihne Zemi příště?

Brzy po svém vzniku prošla sluneční soustava érou „velkého bombardování“. Toto období se podepsalo hlavně na menších tělesech, která brzo po svém zformování z geologického hlediska „zmrtvěla“ v podobě spousty impaktních kráterů (např. Měsíc). Na větších tělesech se vnější i vnitřní vlivy postaraly o zamaskování vzniklých šrámů, ale jak již víme, úplně se to přírodě nepovedlo. I dnes je ve sluneční soustavě k dispozici dostatek těles, jejichž srážka se Zemí by naši civilizaci zničila. Na periferii sluneční soustavy je Oortovo mračno, trvalá zásobárna dlouhoperiodických komet. K tomu je třeba započíst Kuiperův pás jako možný zdroj krátkoperiodických komet. Mezi Marsem a Jupiterem je řada planetek. Nebeská mechanika, která studuje pohyby kosmických těles, zná mechanizmy, jak se ze zdánlivě stabilní téměř kruhové dráhy stane nestabilní dráha eliptická, která těleso může „dopravit“ až k Zemi.

Nepíšeme scénář ke sci-fi filmu. Není ani třeba strašit lidi. Když se objeví zpráva, že k Zemi míří další nebezpečně velké těleso, měli bychom tomu věnovat pozornost, ale zároveň je nezbytný určitý nadhled. Předpovědět dráhu kosmického objektu lze totiž jen na základě řady přesných pozorování, která popíší dostatečně dlouhý oblouk dráhy. Ani to však nemusí stačit. Na tělesa totiž nepůsobí jen dobře spočitatelná gravitační zrychlení. V kosmickém prostoru působí vždy i negravitační síly, u umělých družic Země např. odpor atmosféry (přestože se pohybují ve výšce třeba tisíc kilometrů nad zemských povrchem). Ve sluneční soustavě působí negravitační efekty spojené s absorpcí a následnou emisí slunečního záření a u komet hraje velkou roli raketový efekt způsobený nesymetrickými výtrysky z jádra. Spočíst dopad těchto jevů na dráhu komety na dlouhou dobu dopředu je v podstatě nemožné. U planetek je situace o trochu lepší, i pro ně však platí, že dlouhodobé předpovědi založené na krátkodobých měřeních a s nedokonalým modelem dráhových poruch jsou přinejmenším sporné.

Potřebujeme být dobře informováni, ¹⁾ mít celosvětovou pozorovací síť, popřípadě varovat a v nejhorším začít připravovat způsob jak se vetřelce zbavit (včas odklonit z dráhy). Teď to ještě nezvládneme. Jestliže ale investujeme do astronomie a užitečných technologií, zvětšíme svou šanci na přežití v budoucnu. Hrozba tu je; pravděpodobnost srážky a zničení naší civilizace na Zemi je z krátkodobého hlediska několika tisíciletí malá, ale není zanedbatelná.