An ударная зима - это гипотетический период продолжительной холодной погоды из-за удара большого астероида или кометы на Землю поверхность. Если бы астероид упал на землю или неглубокий водоем, он выбросил бы огромное количество пыли, пепла и других материалов в атмосферу, блокируя излучение от Вс. Это приведет к резкому снижению глобальной температуры. Если бы астероид или комета диаметром около 5 км (3,1 мили) или более ударились в большой глубокий водоем или взорвались до того, как ударились о поверхность, в атмосферу все равно было бы выброшено огромное количество обломков. Было высказано предположение, что ударная зима может привести к массовому вымиранию, уничтожив многие из существующих в мире видов.
Каждый год на Землю падают метеороиды диаметром 5 м (16 футов) , которые вызывают взрыв на высоте 50 км (31 миль) над поверхностью с мощностью, эквивалентной одной килотонне в тротиловом эквиваленте. На Землю каждый день падает метеор диаметром менее 5 м (16 футов), который распадается, не достигнув поверхности. Метеоры, которые все же достигают поверхности, имеют тенденцию поражать безлюдные 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. Другое исследование, проведенное в 1994 году, показало, что вероятность столкновения с Землей большого астероида или кометы с диаметром около 2 км (1,2 мили) в следующем столетии составляет 1 к 10 000. Этот объект был бы способен разрушить экосферу и убил бы большую часть населения мира. Один из таких объектов, Астероид 1950 DA, в настоящее время имеет вероятность столкновения с Землей в 2880 году с вероятностью 0,005%, хотя при первом обнаружении вероятность составляла 0,3%. Вероятность уменьшается по мере уточнения орбит с помощью дополнительных измерений.
Кроме того, существует более 300 короткопериодических комет, которые проходят вблизи более крупных планет, таких как Сатурн и Юпитер, которые могут изменять траекторию и потенциально может 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 столкновения с объектом , сближающимся с Землей (NEO). Виктор Клуб и Билл Нэпьер поддерживают противоречивую теорию о том, что короткопериодическая комета на орбите пересечения Земли не должна подвергаться удару, чтобы быть опасной, поскольку она может распасться и вызвать образование пылевой пелены. с возможностью сценария «ядерной зимы» с долгосрочным глобальным похолоданием, продолжающимся в течение тысяч лет (которое, по их мнению, схоже с вероятностью удара 1 км).
Земля испытывает нескончаемый поток космического мусора. Мелкие частицы сгорают при входе в атмосферу 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 падают на поверхность, известны как метеориты. Таким образом, не каждый объект, падающий на Землю, вызовет событие уровня вымирания или даже нанесет какой-либо реальный вред. Объекты выделяют большую часть своей кинетической энергии в атмосфере и взрываются, если они столкнутся с столбиком атмосферы, превышающим или равным их массе. Удары масштаба вымирания на Земле происходят примерно каждые 100 миллионов лет. Хотя события вымирания случаются очень редко, большие снаряды могут нанести серьезный ущерб. В этом разделе обсуждается природа опасностей, создаваемых снарядами, в зависимости от их размера и состава.
Большой астероид или комета может столкнуться с поверхностью Земли с силой, в сотни или тысячи раз превышающей силу всех ядерные бомбы на Земле. Например, предполагалось, что столкновение на границе K / T вызвало вымирание всех нептичьих динозавров 66 миллионов лет назад. По ранним оценкам размера этого астероида его диаметр составляет около 10 км (6,2 мили). Это означает, что он поражает почти с силой 100000000 тонн (418 ZJ). Это более чем в шесть миллиардов раз больше, чем мощность атомной бомбы (16 килотонн, 67 ТДж), сброшенной на Хиросиму во время Второй мировой войны. Этот импактор вскрыл кратер Чиксулуб диаметром 180 км (110 миль). С объектом такого размера пыль и мусор все равно будут выбрасываться в атмосферу, даже если он попадет в океан, глубина которого составляет всего 4 км (2,5 мили). астероид, метеор или комета остались бы нетронутыми через атмосферу в силу своей огромной массы. Однако объект размером менее 3 км (1,9 мили) должен иметь прочный состав железа, чтобы нарушить нижние слои атмосферы.
Существует три различных типа состава для астероида или кометы: металлический, каменный 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. Металлический объект обычно состоит из сплавов железа и никеля. Эти металлические предметы с наибольшей вероятностью столкнутся с поверхностью, потому что они лучше выдерживают напряжения ударного давления, вызванные сплющиванием и фрагментацией во время замедления в атмосфере. Каменные объекты, такие как хондритовые метеориты, имеют тенденцию сгорать, разрушаться или взрываться, прежде чем покинуть верхние слои атмосферы. Тем, кто добирается до поверхности, требуется минимальная энергия около 10 тонн или около 50 м (160 футов) в диаметре, чтобы прорваться через нижние слои атмосферы (это для каменного объекта, ударяющегося со скоростью 20 км / с).. Пористые кометоподобные объекты состоят из силикатов низкой плотности, органических веществ, льда и летучих и часто сгорают в верхних слоях . атмосферы из-за их низкой объемной плотности (≤1 г / см).
Хотя астероиды и кометы, которые сталкиваются с Землей, сталкиваются с силой, во много раз превышающей взрывную силу вулкана, механизмы ударной зимы аналогичны тем, которые возникают после мега- извержения вулкана вызванная вулканической зимой. В этом сценарии огромное количество обломков, введенных в атмосферу, будет блокировать часть солнечного излучения на продолжительный период времени и снизить среднюю глобальную температуру на целых 20 ° C после год. Двумя основными механизмами, которые могут привести к ударной зиме, являются выброс массы реголита и множественные огненные бури.
В исследовании, проведенном Куртом Кови и др., было обнаружено, что астероид диаметром около 10 км (6,2 мили) с силой взрыва примерно 10 МТ может отправить вверх примерно 2,5х10 кг аэрозольных частиц размером 1 мкм в атмосферу. Все, что больше, быстро упало бы на поверхность. Эти частицы затем распространятся по атмосфере и поглощают или преломляют солнечный свет, прежде чем он сможет достичь поверхности, охлаждая планету аналогично сернистому аэрозолю, поднимающемуся из мегавулкан, вызывающий глубокое глобальное затемнение. Это спорно подразумеваемый имели место после Тоба извержение.
Эти частицы распыленного рок будет оставаться в Атмосфера до сухого осаждения, а также из-за до своего размера, они также будут действовать как ядра конденсации облаков и вымываются влажным осаждением / осадками, но даже в этом случае около 15% солнечного излучения может не добраться до поверхности. 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
Однако этот эффект можно было бы в значительной степени смягчить, даже обратить вспять, если выбросить огромное количество водяного пара и углекислого газа, вызванное начальным глобальным тепловым импульсом после удара. Если астероид столкнется с океаном (что будет иметь место при большинстве столкновений), водяной пар будет составлять большую часть любого выброшенного вещества и, вероятно, приведет к сильному парниковому эффекту и чистому увеличению по температуре.
Если ударное событие достаточно энергично, оно может вызвать мантийный шлейф (вулканизм) в противоположной точке (противоположная сторона света). Таким образом, только этот вулканизм мог вызвать вулканическую зиму, независимо от других воздействий.
В сочетании с первоначальным выбросом обломков в атмосферу, если ударный элемент чрезвычайно велик (3 км (1,9 мили) или более), например Граничный ударник K / T (приблизительно 10 км (6,2 мили)), возможно возгорание нескольких огненных штормов, возможно, с глобальным охватом всех плотных и, следовательно, подверженных огненным штормам, лес. Эти дровяные пожары могут выделять в атмосферу достаточное количество водяного пара, золы, сажи, смолы и углекислого газа, чтобы сами по себе возмущать климат и заставлять облако пылевидной каменной пыли, блокирующее солнце, длиться дольше. В качестве альтернативы это может привести к тому, что он прослужит намного меньше, так как будет больше водяного пара для твердых частиц аэрозоля, чтобы сформировать ядра конденсации облака. Если это заставит пылевое облако просуществовать дольше, это продлит время охлаждения Земли, что может привести к образованию более толстых ледяных щитов.
В 2016 году в рамках проекта научного бурения было проведено глубокое бурение. пиковое кольцо ударного кратера Чиксулуб, одного из наиболее известных ударных кратеров и удара, ответственного за вымирание динозавров, чтобы получить керн породы 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; что гипс, сульфат -содержащая порода, которая обычно присутствует на мелководном морском дне региона, была почти полностью удалена и, следовательно, должна быть почти полностью испарена и попала в атмосферу, и что за этим событием сразу же последовал огромный мегацунами (массивное движение морских вод), достаточное для того, чтобы отложить самый большой из известных слоев песка, разделенный размером зерен прямо над кольцом пиков. 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, разрушив пищевую цепочку.
Зима могла бы оказать негативное воздействие. разрушительное воздействие на людей, а также на другие виды на Земле. Поскольку солнечное излучение сильно уменьшилось, первыми погибшими видами будут растения и животные, выжившие в процессе фотосинтеза. Этот недостаток пищи в конечном итоге приведет к массовому вымиранию других животных, которые находятся на более высоких уровнях пищевой цепи, и, возможно, приведет к гибели до 25% человеческой популяции. В зависимости от места и размера первоначального удара стоимость работ по очистке может быть настолько высокой, что вызовет экономический кризис для выживших. Эти факторы сделают жизнь на Земле для людей чрезвычайно сложной.
Если атмосфера Земли заполнена пылью и другим материалом, солнечное излучение будет преломляться и рассеиваться обратно в космос, и поглощается этим мусором. Первым воздействием на Землю после взрывной волны и потенциальных множественных огненных штормов будет смерть большинства, если не всех, фотосинтезирующих форм жизни на Земле. Те, кто выжил в океане, возможно, станут бездействующими, пока снова не выйдет солнце. Те, кто находится на суше, возможно, могут быть сохранены в подземных микроклиматах, одним из таких примеров являются арагонитовые пещеры Збрашова. Теплицы в подземных комплексах с электростанциями, работающими на ископаемом топливе или атомной энергии, предположительно могут поддерживать искусственный солнечный свет растительными лампами до тех пор, пока атмосфера не начнет очищаться. Между тем, те, кто снаружи не погибли из-за отсутствия солнечного света, скорее всего, будут убиты или оставлены в бездействии из-за сильного холода ударной зимы. Эта гибель растений может привести к длительному периоду голода, если достаточное количество людей переживет первоначальную взрывную волну, и приведет к увеличению затрат на продукты питания в неразвитых странах всего через несколько месяцев после первого неурожая. Развитые страны не столкнулись бы с голодом, если бы похолодание не продлилось дольше года, из-за больших запасов консервов и зерна в этих странах. Однако, если ударный элемент был аналогичен по размеру граничному ударному элементу K / T, сельскохозяйственные потери не могли быть компенсированы импортом в северное полушарие из южного полушария или наоборот. 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; средний уровень мировых запасов зерновых составляет лишь около 30% годового производства.
Стоимость очистки после удара астероида или кометы будет стоить от миллиардов до триллионов долларов, в зависимости от пораженное место. Удар в Нью-Йорк (16-й по численности населения город в мире) может стоить миллиарды долларов финансовых потерь, а финансовому сектору могут потребоваться годы (т. Е. фондовый рынок ) для восстановления. Однако вероятность такого естественно целенаправленного удара была бы чрезвычайно низкой.
По состоянию на 20 февраля 2018 г. известно 17 841 околоземных объекта. Известно 8 059 потенциально опасных объектов; они больше 140 м (460 футов) и могут приближаться к Земле на расстояние более чем в 20 раз превышающее расстояние до Луны. Было обнаружено 888 NEA размером более 1 км, или 96,5% от оценочного общего числа около 920.