Bildnachweis: US-Energieministerium
Wenn sich das nächste Mal ein Asteroid oder Komet auf Kollisionskurs mit der Erde befindet, können Sie eine Website besuchen, um herauszufinden, ob Sie Zeit zum Mittagessen haben oder ins Auto springen und FAHREN müssen.
Wissenschaftler der University of Arizona bringen ein einfach zu bedienendes, webbasiertes Programm auf den Markt, das Ihnen sagt, wie sich die Kollision auf Ihren Standort auf der Erde auswirkt, indem verschiedene Umweltfolgen ihrer Auswirkungen berechnet werden.
Ab heute ist das Programm online unter http://www.lpl.arizona.edu/impacteffects .
Sie geben Ihre Entfernung von der vorhergesagten Einschlagstelle, die Größe und Art des Projektils (z. B. Eis, Fels oder Eisen) und andere Informationen ein. Dann berechnet das Earth Impact Effects Program die Einschlagenergien und die Kratergröße. Als nächstes werden Wärmestrahlung, seismische Erschütterungen, Ejektaablagerungen (wo all das fliegende Zeug landet) und Luftstoßeffekte in einer Sprache zusammengefasst, die Nicht-Wissenschaftler verstehen.
Für diejenigen, die wissen möchten, wie all diese Berechnungen durchgeführt werden, wird die Webseite „eine Beschreibung unseres Algorithmus mit Zitaten zu den verwendeten wissenschaftlichen Quellen“ enthalten, sagte Robert Marcus, ein UA-Student im UA/NASA Space Grant Program. Er diskutierte das Projekt kürzlich auf der 35. Tagung der Lunar and Planetary Science Conference in Houston, Texas.
Marcus entwickelte die Website in Zusammenarbeit mit Planetary Sciences Regents? Professor H. Jay Melosh und wissenschaftlicher Mitarbeiter Gareth Collins vom Lunar and Planetary Laboratory der UA.
Melosh ist ein führender Experte für Einschlagkraterbildung und einer der ersten Wissenschaftler, die Reporter anrufen, wenn Gerüchte über große, die Erde zerstörende Objekte kursieren.
Reporter und Wissenschaftler wollen beide dasselbe wissen: Wie viel Schaden eine bestimmte Kollision bei Gemeinden in der Nähe der Einschlagstelle anrichten würde.
Die Website ist für Wissenschaftler wertvoll, da sie keine Zeit damit verbringen müssen, die Gleichungen und Daten auszugraben, die zur Berechnung der Auswirkungen erforderlich sind, sagte Melosh. Ebenso stellt es die Informationen Reportern und anderen Nichtwissenschaftlern zur Verfügung, die nicht wissen, wie man die Berechnungen anstellt.
„Es schien uns, dass wir dies automatisieren könnten, wenn wir eine sehr fähige Person finden könnten, die uns beim Aufbau der Website hilft“, sagte Melosh.
Es stellte sich heraus, dass es sich bei dieser Person um Marcus handelte, der Informatik und Physik studiert. Er bewarb sich über das UA/NASA Space Grant Program als bezahlter Praktikant für das Projekt.
Marcus hat das webbasierte Programm um vier Umwelteffekte herum aufgebaut. In der Reihenfolge ihres Auftretens sind sie:
1) Wärmestrahlung. Beim Aufprall entsteht ein expandierender Feuerball aus brennendem Dampf. Das Programm berechnet, wie sich dieser Feuerball ausdehnt, wann die maximale Strahlung auftritt und wie viel von dem Feuerball über dem Horizont zu sehen ist.
Die Forscher stützten ihre Strahlungsberechnungen auf Informationen aus „The Effect of Nuclear Weapons“. Dieses Buch aus dem Jahr 1977, das vom US-Verteidigungsministerium und dem US-Energieministerium verfasst wurde, beschreibt „erhebliche Forschungen darüber, was verschiedene Grade der Wärmestrahlung von Explosionen bewirken“, bemerkte Melosh.
„Wir bestimmen in einer bestimmten Entfernung, welche Art von Schaden die Strahlung anrichtet“, sagte Marcus. „Wir haben Beschreibungen wie, wann sich Gras entzündet, wann sich Sperrholz oder Zeitungspapier entzündet, wann Menschen Verbrennungen zweiten oder dritten Grades erleiden.“
2) Seismisches Schütteln. Der Aufprall erzeugt seismische Wellen, die sich weit von der Aufprallstelle entfernen. Das Programm verwendet kalifornische Erdbebendaten und berechnet eine Magnitude auf der Richterskala für den Aufprall. Der begleitende Text beschreibt die Erschütterungsintensität in der angegebenen Entfernung von der Einschlagstelle unter Verwendung einer modifizierten Mercalli-Skala. Dies ist ein Satz von 12 Beschreibungen, die von „allgemeiner Zerstörung“ bis „nur schwach spürbar“ reichen.
Nehmen wir nun an, die Dinosaurier hatten dieses Programm vor 65 Millionen Jahren. Sie hätten es verwenden können, um die Umweltfolgen des Asteroiden mit einem Durchmesser von 15 Kilometern zu bestimmen, der in die Erde einschlug und den Chicxulub-Krater bildete.
Das Programm hätte ihnen gesagt, mit seismischen Erschütterungen der Stärke 10,2 auf der Richterskala zu rechnen. Sie hätten auch festgestellt (angenommen, die Kontinente wären so aufgereiht, wie sie jetzt sind), dass der Boden 1.000 Kilometer entfernt in Houston so heftig beben würde, dass dort lebende Dinosaurier Schwierigkeiten beim Gehen oder sogar Aufstehen hätten.
Wenn heute der Chicxulub-Krater-Einschlag eintritt, würde Glas in Houston brechen. Mauerwerk und Putz würden reißen. Bäume und Büsche würden wackeln, Teiche würden Wellen bilden und mit Schlamm trübe werden, Sand- und Kiesbänke würden einstürzen und die Glocken in Houstoner Schulen und Kirchen würden durch Bodenbeben läuten.
3) Ejekta-Ablagerung. Das Team verwendete eine komplizierte ballistische Reisezeit-Gleichung, um zu berechnen, wann und wo Trümmer, die aus dem Einschlagskrater geblasen wurden, wieder auf die Erde regnen würden. Dann verwendeten sie Daten aus experimentellen Explosionen und Messungen von Kratern auf dem Mond, um zu berechnen, wie tief die Auswurfdecke am und jenseits des Einschlagskraterrandes sein würde.
Sie bestimmten auch, wie groß die Ejekta-Partikel in verschiedenen Abständen vom Einschlag sein würden, basierend auf Beobachtungen, die Melosh und Christian J. Schaller von UA früher veröffentlichten, als sie Ejekta auf der Venus analysierten.
Okay, zurück zu den Dinosauriern. Houston wäre von einer 80,8 Zentimeter (32 Zoll) dicken Schuttdecke bedeckt gewesen, deren Partikel eine durchschnittliche Größe von 2,8 mm (etwa 1/8 Zoll) hatten. Sie wären 8 Minuten und 15 Sekunden nach dem Aufprall angekommen (was bedeutet, dass sie mit mehr als 4.000 Meilen pro Stunde dort ankamen).
4) Luftstoß. Einschläge erzeugen auch eine Stoßwelle in der Atmosphäre, die sich definitionsgemäß schneller als Schallgeschwindigkeit bewegt. Die Stoßwelle erzeugt einen intensiven Luftdruck und starke Winde, fällt aber auf Schallgeschwindigkeit ab, während sie sich noch in der Nähe des Feuerballs befindet, bemerkte Melosh. „Wir übersetzen diesen abnehmenden Druck in Dezibel? von ohren- und lungenbrechenden Geräuschen über so laut wie dichter Verkehr bis hin zu nur so laut wie ein Flüstern.“
Das Programm berechnet maximale Drücke und Windgeschwindigkeiten basierend auf Testergebnissen von Atombomben vor den 1960er Jahren. Forscher bei diesen Explosionen errichteten auf dem Nevada Test Site Backsteinstrukturen, um die Auswirkungen von Druckwellen auf Gebäude zu untersuchen. Das UA-Team nutzte diese Informationen, um Schäden in Form von einstürzenden Gebäuden und Brücken, vom Wind umgeworfenen Autos oder umgeblasenen Wäldern zu beschreiben.
Dinosaurier, die in Houston leben, hätten den Aufprall von Chicxulub so laut wie dichter Verkehr gehört und sich in Winden von 50 km/h gesonnt.
Originalquelle: UA-Pressemitteilung