Bildnachweis: US-Energieministerium
Wenn sich ein Asteroid oder Komet das nächste Mal auf einem Kollisionskurs mit der Erde befindet, können Sie auf einer Website herausfinden, ob Sie Zeit haben, das Mittagessen zu beenden, oder ins Auto springen und fahren müssen.
Wissenschaftler der Universität von Arizona starten ein benutzerfreundliches, webbasiertes Programm, das Ihnen zeigt, wie sich die Kollision auf Ihren Platz auf dem Globus auswirkt, indem Sie verschiedene Umweltfolgen ihrer Auswirkungen berechnen.
Ab heute ist das Programm online unter http://www.lpl.arizona.edu/impacteffects.
Sie geben Ihre Entfernung von der vorhergesagten Aufprallstelle, die Größe und den Typ des Projektils (z. B. Eis, Gestein oder Eisen) und andere Informationen ein. Anschließend berechnet das Earth Impact Effects Program die Aufprallenergien und die Kratergröße. Als nächstes werden Wärmestrahlung, seismisches Schütteln, Ejekta-Ablagerung (wo all das fliegende Material landet) und Luftstoß-Effekte in einer Sprache zusammengefasst, die Nichtwissenschaftler verstehen.
Für diejenigen, die wissen möchten, wie all diese Berechnungen durchgeführt werden, enthält die Webseite „eine Beschreibung unseres Algorithmus mit Zitaten zu den verwendeten wissenschaftlichen Quellen“, sagte Robert Marcus, ein UA-Student im UA / NASA Space Grant Program. Er diskutierte das Projekt kürzlich auf der 35. Konferenz der Lunar and Planetary Science Conference in Houston, Texas.
Marcus hat die Website in Zusammenarbeit mit den Regenten der Planetenwissenschaften entwickelt. Professor H. Jay Melosh und wissenschaftlicher Mitarbeiter Gareth Collins vom Lunar and Planetary Laboratory der UA.
Melosh ist ein führender Experte für Impact Cratering und einer der ersten Wissenschaftler, die Reporter anrufen, wenn Gerüchte über große, erdzerstörerische Objekte in Umlauf kommen.
Reporter und Wissenschaftler wollen beide dasselbe wissen: Wie viel Schaden eine bestimmte Kollision für Gemeinden in der Nähe der Aufprallstelle anrichten würde.
Die Website ist für Wissenschaftler wertvoll, da sie keine Zeit damit verbringen müssen, die Gleichungen und Daten auszuheben, die zur Berechnung der Auswirkungen erforderlich sind, sagte Melosh. Ebenso werden die Informationen Reportern und anderen Nichtwissenschaftlern zur Verfügung gestellt, die nicht wissen, wie sie die Berechnungen durchführen sollen.
"Es schien uns, dass dies etwas ist, das wir 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 einen Schwerpunkt in Computertechnik und Physik hat. Er bewarb sich als bezahlter Praktikant im Rahmen des UA / NASA Space Grant Program für das Projekt.
Marcus baute das webbasierte Programm auf vier Umwelteinflüssen auf. In der Reihenfolge ihres Auftretens sind sie:
1) Wärmestrahlung. Beim Aufprall tritt ein sich ausdehnender Feuerball aus sengendem Dampf auf. Das Programm berechnet, wie sich dieser Feuerball ausdehnt, wann maximale Strahlung auftritt und wie viel vom Feuerball über dem Horizont gesehen wird.
Die Forscher stützten ihre Strahlungsberechnungen auf Informationen aus „The Effect of Nuclear Weapons“. In diesem 1977 erschienenen Buch des US-Verteidigungsministeriums und des US-Energieministeriums werden "umfangreiche Untersuchungen darüber durchgeführt, welche unterschiedlichen Wärmestrahlungsgrade von Explosionen bewirkt werden", so Melosh.
"Wir bestimmen in einer bestimmten Entfernung, welche Art von Schaden die Strahlung verursacht", sagte Marcus. "Wir haben Beschreibungen wie wann sich Gras entzündet, wann sich Sperrholz oder Zeitung entzünden, wann Menschen Verbrennungen 2. oder 3. Grades erleiden."
2) Erdbebenschütteln. Der Aufprall erzeugt seismische Wellen, die sich weit vom Aufprallort entfernen. Das Programm verwendet kalifornische Erdbebendaten und berechnet eine Richterskalengröße für den Aufprall. Der Begleittext beschreibt die Schüttelintensität im angegebenen Abstand von der Aufprallstelle anhand einer modifizierten Mercalli-Skala. Dies ist ein Satz von 12 Beschreibungen, die von „allgemeiner Zerstörung“ bis „nur leicht empfunden“ reichen.
Nehmen wir nun an, die Dinosaurier hatten dieses Programm vor 65 Millionen Jahren. Sie hätten damit die Umweltfolgen des Asteroiden mit einem Durchmesser von 15 Kilometern bestimmen können, der in die Erde eingeschlagen ist und den Chicxulub-Krater bildet.
Das Programm hätte ihnen gesagt, dass sie ein seismisches Schütteln der Stärke 10,2 auf der Richterskala erwarten sollten. Sie hätten auch festgestellt (vorausgesetzt, die Kontinente wären so ausgerichtet, wie sie jetzt sind), dass der Boden in Houston in 1000 Kilometern Entfernung so heftig beben würde, dass die dort lebenden Dinosaurier Schwierigkeiten haben würden, zu gehen oder sogar aufzustehen.
Wenn der Chicxulub-Krater heute einschlagen würde, würde Glas in Houston zerbrechen. Mauerwerk und Gips würden reißen. Bäume und Büsche würden zittern, Teiche würden Wellen bilden und mit Schlamm, Sand und Kiesbänken trüb werden, und Glocken in Schulen und Kirchen in Houston würden vom Boden zittern.
3) Ejecta-Ablagerung. Das Team verwendete eine komplizierte ballistische Reisezeitgleichung, um zu berechnen, wann und wo aus dem Einschlagkrater herausgeblasene Trümmer 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 hinter dem Einschlagkraterrand sein würde.
Sie bestimmten auch, wie groß die Ejekta-Partikel in unterschiedlichen Entfernungen vom Aufprall sein würden, basierend auf Beobachtungen, die Melosh und UAs Christian J. Schaller zuvor veröffentlicht hatten, als sie Ejekta auf der Venus analysierten.
OK, zurück zu den Dinosauriern. Houston wäre von einer 80,8 Zentimeter (32 Zoll) dicken Trümmerdecke bedeckt gewesen, deren Partikel durchschnittlich 2,8 mm (etwa 1/8 Zoll) groß waren. 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. Stöße erzeugen auch eine Stoßwelle in der Atmosphäre, die sich per Definition schneller als die Schallgeschwindigkeit bewegt. Die Stoßwelle erzeugt starken Luftdruck und starken Wind, nimmt jedoch mit 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 starker Verkehr bis hin zu nur so laut wie ein Flüstern. “
Das Programm berechnet die maximalen Drücke und Windgeschwindigkeiten auf der Grundlage der Testergebnisse der nuklearen Explosionen vor den 1960er Jahren. Forscher dieser Explosionen errichteten am Teststandort in Nevada Ziegelkonstruktionen, um die Auswirkungen von Explosionswellen auf Gebäude zu untersuchen. Das UA-Team verwendete diese Informationen, um Schäden in Bezug auf einstürzende Gebäude und Brücken, vom Wind umgeworfene Autos oder abgeholzte Wälder zu beschreiben.
In Houston lebende Dinosaurier hätten den Chicxulub-Aufprall so laut wie viel Verkehr gehört und sich bei 30 Meilen pro Stunde Wind sonnen müssen.
Originalquelle: UA-Pressemitteilung
