Co to padá z kosmu?

Zdeněk Kukal (20. 01. 2006)

V geologické historii se odehrálo šest nebo sedm katastrofických událostí, které zcela změnily život na Zemi. Většinou se vysvětlují pádem mimozemských těles. Jak lze jejich stopy rozpoznat? Není nakonec meteoritickým kráterem i česká kotlina? Můžeme takovou katastrofu očekávat v blízké budoucnosti? Na to se 21. STOLETÍ zeptalo geologů.

Astronomové a geologové podrobně studují kdy se Země střetla s velkými mimozemskými tělesy, jak byly velká a co způsobila. Všechny nás ovšem zajímá, zda se to může opakovat a kdy. Možná to bude za 100 let, možná za 10 000 let, to vědci přesněji říci neumějí, ale jednou k tomu určitě dojde! Co však taková katastrofa může způsobit a dokázali bychom jí při současných vědeckých a technických znalostech mohli zabránit? Nebezpečné objekty v blízkosti Země jsou proto bedlivě sledovány a s velkou pravděpodobností se dá předpovědět, zda se jejich dráha zkříží se Zemí či ne.

Co všechno na nás míří?

Již v roce 1790 napsal francouzský matematik, fyzik a astronom Pierre Laplace, že se kdysi Země srazila s kometou a následky byly nedozírné, světová katastrofa a zničení života. Nedlouho poté již byly přímo pozorovány pády menších meteoritů, jejichž zbytky byly sbírány a studovány. Až za mnoho desítek let však vědci vypočítali, že na zemský povrch dopadá za rok až milión tun drobných kosmických tělísek. Větších meteoritů, vážících mezi několika gramy až kilogramy, spadne za Zem ročně kolem 500, z toho 350 do moře a 150 na souš. Z nich se však jen něco kolem pěti dostane do rukou vědců.

Odborníci soudí, že půltunový meteorit spadne na zemský povrch jednou za měsíc, 50tunový jednou za 30 let, 250tunový jednou za 150 let. Těleso o váze 50 000 tun jednou za 100 000 let! To již jsou tělesa nazývané asteroidy neboli planetky. „Malá“ planetka o průměru několika km by měla dopadnout jednou za 20 až 50 miliónů let.

Obří stopy z vesmíru

Pádu mimozemského tělesa na Zemi se odborně říká impakt a prohlubinu, kterou takový náraz vytvoří tedy nazýváme impaktním kráterem. Takové obří stopy z vesmíru se však na zemském povrchu nezachovají věčně. Jen ty nejmladší ve skutečnosti vypadají jako krátery po výbuchu bomby. Čím jsou starší, tím je jejich tvar hůře zachován a u těch nejstarších musíme k jejich rozpoznání používat jiných kritérií než jen tvaru. Vědci proto sestavili databázi  impaktních struktur (Earth Impact Database) na zemském povrchu,  který má 163 položek a je stále doplňován. Abychom byli zcela objektivní, je zde i malá skupina odborníků, kteří tvorbu takových velkých prohlubin vysvětlují sopečnou činností.

Bombardování Země a planet z vesmíru však dnes musíme brát jako skutečnost. I ty největší skeptiky musel v roce 1994 přesvědčit záznam dopadu komety Shoemaker-Levy na povrch Jupiteru, který jsme mohli sledovat i na televizních obrazovkách.

Děsivý úder

Vědci si již dnes dovedou představit, jak by takový střet mohl vypadat. Desetikilometrové kosmické těleso mířící k Zemi prorazí při průměrné rychlosti 15 – 22 km za sekundu atmosféru a při nárazu na zemský povrch se okamžitě zastaví. Jeho kinetická energie se tak přemění na energii tepelnou. Za další desetinu sekundy se část tělesa a drcených hornin vypaří. Před čelem dopadající tělesa se vytvoří tlaková a tepelná vlna, která vyvíjí obrovitý tlak v rozmezí 10 – 150 GPa. Teplota dosahuje 2000 až 3000 oC, při vzniku velkých kráterů snad až 5000 oC. Energie pádu je srovnatelná s podzemními pokusy s nukleárními zbraněmi. Odpovídá ekvivalentu výbuchu až 100 milionů megatun TNT (pro srovnání Hirošima 20 000 t TNT). Tato obrovská energie se může projevit do hloubky 5 až 7 km pod zemský povrch a stává se, že dokonce oživí zemskou kůru a vyvolá výlev lávy.

Nejstarší je v Rusku!

Impaktní struktury jsou různého stáří a různé velikosti. Nejstarší (2,3 miliardy let), je v Suavjärvi v Rusku, nejmladší (pouhých 57 let) je v Sichote Alinu, také v Rusku. Největší pak najdeme v Jihoafrické republice, jmenuje se Vredefort a průměr jejího kráteru je 300 km. Je však jen trpaslíkem proti největšímu planetárnímu kráteru na odvrácené straně Měsíce, který měří 2 500 km a kde lze přeměny sledovat až 12 km pod jeho povrch. Za nejmenší pozemskou impaktní strukturu je považován patnáctimetrový kráter Haviland v severoamerickém Kansasu.

Při jejich identifikaci máme situaci usnadněnu pokud je zachován kráter. U těch starších takové štěstí nemíváme, protože se již na reliéfu povrchu neprojevují, jsou erodovány a zaplněny mladšími sedimenty. Při nálezech takových starých, zasypaných a „neviditelných“ kráterů, však vědcům pomohla geofyzika, hlavně metoda měření tíhových rozdílů a magnetických vlastností. Tak byly nalezeny struktury mísovitého tvaru, vyplněné lehčí pórovitou drcenou horninou, což je případ jednoho z nejslavnějších kráterů Chicxulub (čti Čišulub) na Yucatanu, starého 65 milionů let, který byl objeven při hledání ropy a plynu. I první podmořský kráter Montagnais u Newfoundlandu, starý 55 milionů let, byl objeven při podobné příležitosti.

Jak se hledá kráter?

Povrchový kráter nebývá zcela pravidelný kruhový, ale spíše polygonální (mnohoúhelníkový), čtvercový či šestiúhelníkový a jeho hloubka je menší než jedna třetina jeho průměru. Mladší krátery mají zachován okolní val z drceného materiálu, který byl vymrštěn dopadem tělesa. Složitější struktury mívají uprostřed tzv. centrální vyvýšeninu – stejný tvar mají i krátery po jaderných pokusech.

Není-li kráter zachován, máme k dispozici řadu dalších kriterií, která vědcům pomohou impaktní strukturu potvrdit. Důvěryhodným znakem jsou nálezy rozesetých kamenných nebo železných meteoritů na dně kráteru nebo kolem něj. Vypovídající je i přítomnost drcených hornin, neboť při tlacích 2 až 5 GPa se v nich tvoří trhliny a podle nich se hornina rozpadne na úlomky. Vyšší tlaky  horninu přemění, ta překrystaluje, krystalová mřížka nerostů se deformuje. Říkáme pak, že se hornina přeměnila šokově. Takový okamžitý šok způsobí i přeměnu obvyklých nerostů na vzácnější, o větší hustotě. Mnohdy se horniny přetaví tak, že se vytvoří sklo, které se například stalo polotovarem našich vltavínů.

Skleněné kameny

Vltavíny jsou známy již od roku 1796, kdy pražský profesor Josef Mayer přednášel o jejich objevu a nazval je „chrysolity od Týna nad Vltavou“. Rakouský mineralog Zippe je v roce 1836 nazval podle německého jména Týna nad Vltavou (Moldautein) moldavity. Sto let po jejich objevení v jižních Čechách (Budějovicko a Třeboňsko) byly nalezeny i na jižní Moravě (Třebíčsko), na Chebsku, kolem Drážďan a v Rakousku nedaleko od našich hranic.
Jsou tvořeny sklem s obsahem 80 % oxidu křemičitého. Obvykle mají kapkovitý tvar, jiné jsou vejčité, slzovité či střípkovité a typický je jejich vroubkovaný povrch. Barva je světle zelená až černozelená (někdy dohněda) a jsou většinou průhledné. Nejčastěji najdeme jen kousky ( do několika gramů), největší o váze 172 g byl nalezen u Radomilic v jižních Čechách.

Proč však vltavíny najdeme jen v jižních Čechách a na jižní Moravě a jen pár jinde? Na to mají geologové jednoduché vysvětlení. Vltavíny jsou staré kolem 15 milionů let a mohly se tedy zachovat jen tam, kde jsou usazeniny stejného stáří. Některé nezůstaly na původním místě, ale byly řekami přeplaveny přes Prahu až k Drážďanům.

Vltavíny přilétly z Německa!

Přibližně před 15 miliony let (podle radiometrických údajů 14,2 až 15,1 mil. let) proletěl atmosférou téměř kilometrový asteroid rychlostí 20 km za sekundu a pod úhlem 35 stupňů dopadl, tam kde dnes leží německé město Nordlingen (mezi Norimberkem a Stuttgartem). Vyhloubil kráter o průměru 24 km (pojmenovaný Ries), natavil pískovce, vápence a jíly a kapky taveniny vymrštil směrem k našim dnešním hranicím. Tady mohly pokrývat tisíce čtverečných kilometrů, ale zachovaly se jen ve vodě, v třetihorních jezerech a řekách. Sklo totiž snadno zvětrává. Pro takový osud vltavínů máme celý řetěz důkazů, hlavně to, že jsou stejně staré jako celý rieský kráter a jejich chemické složení (i izotopové) odpovídá téměř dokonale směsi hornin v místě dopadu.

Podle zasvěceného odhadu dopadlo tehdy na zemský povrch kolem milionu tun vltavínů, zachovalo se jich však jen kolem 10 000 tun. Odhaduje se, že v jižních Čechách jich bylo sesbíráno přes 10 milionů úlomků, na Moravě na 20 000, na Chebsku 1200, kolem Drážďan 300 a v Rakousku 20.

Spekulace o České kotlině

Na satelitních snímcích Evropy vidíme střední Evropu jako nápadnou kotlinu lemovanou pohořími. Právě pro tento tvar je někdy Česká kotlina považována za možného kandidáta na velkou impaktní strukturu, kam mohlo někdy před více než dvěma miliardami let dopadnout velké těleso. To jsou však pouhé vědecky nepodložené spekulace.

Naše pohoří prostě nemůžeme pokládat za zdvižený lem kráteru, protože Krušné hory jsou zcela mladé, vyzdvižené teprve na konci třetihor a hlavně během čtvrtohor. Krkonoše a Šumava zas prodělaly do dnešní podoby složitý vývoj, od několikerého zdvihu přes několikeré zarovnání. Sledujeme-li geologický vývoj našeho území, prostě nenajdeme časový úsek, kdy by k takové katastrofě mohlo dojít.

Spadne nebo nespadne?

V roce 1908 explodoval 10 km nad povrchem sibiřské tajgy kolem říčky Tunguzky objekt, snad kometa, snad planetka, a zničil na 2000 čtverečných kilometrů lesnaté neobydlené krajiny. Kdyby spadl na obydlenou oblast, byla by to katastrofa obrovského rozsahu.
V roce 1948 zas dopadl 70 tun těžký roj meteoritů na neobydlený kraj Sichote Alinu v Rusku, takže obětí byla zas jen příroda.

Kdyby se však opakoval střet, který se odehrál před 65 miliony let na Yucatanu, kam dopadlo desetikilometrové těleso a vyhloubilo dvěstěkilometrový kráter Chicxulub, byl by „scénář“ podstatně děsivější. Při energii dopadu rovnající se výbuchu sta milionů megatun TNT by do atmosféry vylétly miliony tun prachu spolu se stejným množstvím oxidu uhličitého z rozloženého vápence. Více než stometrová vlna tsunami by se hnala oceánem a poničila souš. Kouř z hořících lesů by zastínil Slunce a část by spadala jako saze na zemský povrch. Aerosoly v atmosféře by způsobily kondenzaci vodních par a kyselé deště. Mořská voda by se ohřála, fytoplankton by hynul a tak by byly porušeny celé potravní řetězce. Zastíněním Slunce by byla potlačena fotosyntéza, chřadlo by rostlinstvo a tím i na něm závislí živočichové. Nastala by „kosmická zima“, trvající celá desetiletí. Není divu, že taková událost tehdy způsobila nejen vyhynutí dinosaurů, ale i padesáti procent všech živočišných rodů.
Astronomové počítají pravděpodobnost střetu kosmických těles se Zemí podle jejich oběžných drah a vychází jim, že teoreticky by k velké, snad i celosvětové katastrofě mohlo docházet každých 63 000 let. To jsou výpočty, kterým říkáme modelové, proto se na ně stoprocentně spoléhat nemůžeme. Spoléháme se však právě na astronomy, že nebezpečná tělesa včas objeví, propočtou jejich dráhu a předpovědí dobu a místo možného střetu. Lidstvo by pak mělo mít dostatek času, aby se na střet mohlo připravit, případně mu v mezích svých technických možností zabránit.

Jak se sledují blízké objekty

Před 30 lety se začalo s výpočty pohybu těles v blízkosti Země. Od roku 1995 se
problémem oficiálně zabývá NASA pomocí systému NEAT (Near-Earth Asteroid Tracking System – Sledování drah blízkých asteroidů). Program je řízen z centra na vrcholu sopky Halekala na ostrově Maui v Havajském souostroví.

Společný program několika institucí, zvaný NEO (Near Earth Objects – objekty blízko u Země) předpověděl, že asteroid 2004MN4 zasáhne 13. dubna 2029 Zemi. Pravděpodobnost předpovědi byla 1 : 300, později byla vyvrácena s tím, že dráha tělesa nebyla dostatečně přesně propočtena.

Podle současných výzkumů je kolem Země 1100 větších těles, patřících do skupiny NEO, a přibližně jednou za 500 000 let se jedno z nich dostane na nebezpečnou dráhu. Programy se zatím zaměřovaly jen na tělesa větší než 1 km, z nichž je identifikováno a pečlivě sledováno na 90 %. V posledních dvou letech se však sledování rozšiřuje i na objekty menší.

Tektity

jsou sklovitá tělíska různé velikosti, o nichž předpokládáme, že vznikly v souvislosti s pádem mimozemského tělesa a tvorbou impaktního kráteru. Jsou to křemitá skla s vysokým obsahem hliníku a prakticky bez vody. Proto soudíme, že vznikly za teplot řádu několika tisíc stupňů Celsia. Obyčejně váží několik gramů, byly však nalezeny i kusy několikakilogramové.
Mezi tektity patří naše vltavíny, dále i australity, bediasity (nazvané podle místního jména v Texasu), tasmanity, indočínity, filipinity, georgianity (podle státu v USA), ivority (podle místního názvu Pobřeží slonovity) a další.

Známy jsou  i mikrotektity, což jsou jen sklovitá tělíska menší než milimetr,  s podobným složením jako tektity. Soudí se, že vznikly odrolením povrchu těles při průletu atmosférou. Jsou hojná zejména v pomalu sedimentujících hlubokomořských usazeninách.

Meteoritický kráter v Arizoně

Před 55 000 lety se řítil k povrchu arizonské pouště železný meteorit o průměru 40 m. V atmosféře, asi 14 km nad zemí, se rozpadl na kusy a vytvořil roj o rozměrech 200 m. Blízko nad povrchem ztratil asi 80 % energie a dopadl rychlostí 12 km za sekundu. Energie dopadu odpovídala 2,5 megatunám TNT. Roj vyhloubil mírně asymetrický kráter o průměru 1,2 km a hloubce 174 m. Dostal jednoduchý název Meteor Creater a znám je též jako Barringerův kráter. Je mladý, eroze ještě neměla čas jej zahladit a proto patří k nejzajímavějším a nejlépe prostudovaným na celém světě. Je též velmi oblíbeným turistickým cílem.

Impakty a vymírání živočichů

Velká vymírání rodů a druhů živočichů se často kladou do souvislosti s pádem velkých kosmických těles. Rozumíme tím masová vymírání, kdy za geologicky krátké období vymře nejméně 50 % živočišných rodů. Pozor! Geologové rozumí krátkým obdobím i desetitisíce let, někdy i statisíce let!

V geologické historii jsou čtyři takové zlomy, někdy nazývané „Big Four“ – Velká čtyřka, které mohly být způsobeny pádem kosmického tělesa:

• svrchní ordovik, před 450 miliony let, kdy vymřelo na 62 % % rodů
• svrchní devon, před 374 miliony let, s vymřením 58 % rodů
• největší katastrofa na hranici prvohor a druhohor, kdy vymřelo na 90 % rodů
• hranice mezi křídou a třetihorami (známá jako K/T událost) před 65 miliony let, kdy vymřelo 65 % rodů včetně dinosaurů. Právě tato poslední katastrofa se připisuje pádu tělesa do Yucatanu a jeho následkům.

Převzato:  http://21stoleti.cz/