GEOLOŠKI HAZARDI (44088, 57287)

Katarina Gobo 2018.

Čeljabinska eksplozija 15.2.2013. (2:00)

2 https://www.youtube.com/watch?v=JTexTPr2WpQ

Čeljabinska eksplozija – što se dogodilo?

• Meteor je eksplodirao u stratosferi iznad ruskog grada Čeljabinsk.

• Rezultirajući meteorit nije prouzročio ljudske žrtve, ali je zbog udarnog vala ozlijeđeno oko 1500 osoba i oštećeno oko 7200 zgrada.

• Pretpostavlja se da je meteor težio oko 12000-13000 tona i imao dimenzije 17x20m prije eksplozije relativno malih dimenzija s obzirom na veličinu drugih objekata koji bi se mogli sudariti sa Zemljom!

• Energija eksplozije procjenjuje se na oko 500 kilotona TNT (20-30x više energije od atomske bombe koja je razorila Hiroshimu!). 3

Što su impakti?

Impakt je sudar svemirskog tijela (impaktora) s drugim, npr. sa Zemljom. Budući da oba tijela (i Zemlja i impaktor) putuju po svojim putanjama, ispravno je govoriti o sudaru, a ne o padu (što bi bilo samo pod utjecajem gravitacije). Impaktori mogu biti različita svemirska tijela, koji se razlikuju po veličini, sastavu, porijeklu, putanjama i brzinama. Sastav svemirskih tijela koja mogu biti impaktori, upoznajemo po sastavu meteorita koji su pali na Zemlju. Impaktor udara u Zemlju brzinom od nekoliko km/s, pri čemu se oslobodi ogromna energija. Najveći dio impaktora i stijena na mjestu udara potpuno se rastali i ispari i nastaju impaktni krateri.

4 Izvor: Geological Hazards, Why, How and When? © Tihomir Marjanac 2013.

Vrste impaktora

Impaktori mogu biti različita svemirska tijela, a najčešće se pod tim pojmom podrazumijevaju asteroidi i komete.

mala kamena ili metalna nebeska tijela koja obilaze oko Sunca, promjera manjeg od 1 m

meteoroidi koji su dospjeli u Zemljinu atmosferu

meteori (meteoroidi) koji su pali na Zemlju

nebeska tijela koja se sastoje od smrznutih plinova, leda i svemirske prašine i kreću se po jako ekscentričnim putanjama

kamena ili metalna nebeska tijela promjera većeg od 1 m, koja samostalno ili u skupini obilaze oko Sunca

ASTEROIDI KOMETE METEORI METEORITI METEOROIDI

METEOROIDI

METEORITI

KOMETE

ASTEROIDI

METEORI

5

Svemirska prašina (mikrometeoriti) se sporo i relativno ravnomjerno taloži po cijeloj Zemlji, a veće čestice (meteoroidi) velikom brzinom prolijeću kroz atmosferu pa se zbog trenja jako zagrijavaju i ispare.

Na svom putu kroz atmosferu te čestice ostavljaju ionizirani trag koji svijetli i tu pojavu nazivamo „meteor” (laički pogrešno „zvijezda padalica” jer ne pada, nego samo prolijeće, a nije ni zvijezda).

6 Izvor: Geological Hazards, Why, How and When? © Tihomir Marjanac 2013.

Meteoriti

Veći meteoroidi imaju veću šansu da prežive prolazak kroz atmosferu i dospiju do Zemljine površine, nego manji. Meteoriti su meteoroidi koji „prežive” prolaz kroz atmosferu i padnu na Zemlju. Veći meteoriti na Zemlju padaju znatno rjeđe i pravilo je da što su veći – to su rjeđi. Uslijed trenja sa zrakom oni se tale, dijelom isparavaju, a ponekad se zbog stresa pri ulasku u gušću atmosferu raspadaju ili eksplodiraju, čime nastaje mnogo manjih fragmenata.

7 Izvor: Geological Hazards, Why, How and When? © Tihomir Marjanac 2013.

Trenje sa zrakom usporava meteoroid, a površina se uslijed zagrijavanja rastali čime nastaje tanka staklasta korica. Prolazak meteoroida kroz atmosferu je vrlo kratak, a termička vodljivost stijena mala, pa unutrašnjost meteorita nikad ne trpi termičke promjene zbog prolaska kroz Zemljinu atmosferu. Ako se u strukturi meteorita vide termičke promjene, tada su one prethodile padu na Zemlju.

Neimenovani meteorit pronađen u sjeverozapadnoj Africi. Tanka staklasta korica je ispucala uslijed hlađenja i očvršćivanja rastaljenog površinskog sloja.

8 Izvor: Geological Hazards, Why, How and When? © Tihomir Marjanac 2013.

Na Zemlju svakodnevno pada velika količina meteorita koji se razlikuju po svom sastavu i time svjedoče o građi drugih svemirskih tijela, kao što su asteroidi, prirodni sateliti (mjeseci) i neke planete. Po sastavu razlikujemo 3 vrste meteorita: AEROLITE – kamene meteorite SIDERITE – željezne meteorite SIDEROLITE – željezno-kamene meteorite

hondrit

ahondrit

siderit

siderolit

9

Pad meteorita

Pad meteorita razlikujemo od impakta prvenstveno po posljedicama:

• meteoriti pri padu ne stvaraju duboke ni velike kratere (osim u vrlo rijetkim slučajevima);

• pri udaru o tlo oslobađaju premalo energije da bi nastale deformacije u kristalnim rešetkama minerala, da bi došlo do pretvorbe minerala u njihove visoko-tlačne i visokotemperaturne varijetete, te da bi došlo do taljenja stijena i samog impaktora.

10 Izvor: Geological Hazards, Why, How and When? © Tihomir Marjanac 2013.

Meteoriti koji su nađeni na Zemlji predstavljaju fragmente koji su nastali raspadom većih tijela u Zemljinoj atmosferi ili negdje duboko u svemiru. Glavno izvorište najvećeg broja meteorita je vjerojatno tzv. „glavni” asteroidni pojas koji se nalazi između orbite Marsa i Jupitera, a nastali su (vjerojatno) bezbrojnim sudarima među asteroidima o čemu svjedoče impaktni krateri na njihovim površinama.

11 Izvor: Geological Hazards, Why, How and When? © Tihomir Marjanac 2013.

Komete

Komete su svemirska tijela koja potječu iz vanjskog dijela Sunčevog sustava, tj. iz trans-plutonskog područja odakle se povremeno približavaju Suncu po jako eliptičnim putanjama, pri čemu sijeku orbite većine planeta. Zbog jake ekscentričnosti, komete periodički dolaze u unutrašnji Sunčev sustav i periodički se udaljavaju prema njegovoj periferiji. U vanjskom dijelu Sunčevog sustava komete se nalaze u tzv. Keuperovom pojasu i Opik-Ortovom oblaku, gdje se nalazi velik broj trans-plutonskih objekata („malih planeta”, „plutina”) kao što su Sedna, Eris, Quaoar, itd.

12 Izvor: Geological Hazards, Why, How and When? © Tihomir Marjanac 2013.

Asteroidi

Asteroidi su mala tijela u Sunčevom sustavu koja najčešće imaju nepravilan oblik, a koji je vjerojatno posljedica bezbrojnih sudara s drugim asteroidima i njihovim gravitacijskim udruživanjem. Neki asteroidi izgledaju kao krhotine, neki kao slijepljene nakupine manjih tijela, a neki veliki su pak loptasti, kao npr. Ceres.

Asteroid Ida (60x25x18 km) Asteroid Itokawa (535 × 294 × 209 m)

Asteroid Ceres (promjer ~950 km) 13

Nastanak asteroida

Asteroidi su mogli nastati: • raspadom neke planete u

sudaru s drugom planetom;

• akrecijom u vrijeme stvaranja Sunčevog sustava, tzv. planetezimale koje se nisu uklopile u sastav planeta;

• jezgre kometa koje su izgubile volatile, „zarobljene” gravitacijom Jupitera i Sunca

14 Izvor: Geological Hazards, Why, How and When? © Tihomir Marjanac 2013.

Vrste asteroida

Različit sastav meteorita upućuje na različit sastav asteroida (od kojih su meteoriti vjerojatno nastali). Razlikujemo 2 tipa asteroida:

• Nediferencirani asteroidi – nisu

pretrpjeli pretaljivanje, pa je sačuvan njihov izvorni hondritski sastav

• Diferencirani asteroidi – zbog veličine su pretrpjeli taljenje i diferencijaciju materije po gustoći, pa se unutar njih oblikovala jezgra (odakle potječu sideriti), plašt (odakle potječu sideroliti) i koru (koja je dala aerolite).

15 Izvor: Geological Hazards, Why, How and When? © Tihomir Marjanac 2013.

Asteroidi u Sunčevom sustavu. Najbrojniji su u Glavnom asteroidnom pojasu (~700.000), ali i u nekoliko manjih skupina. 16

Velik broj asteroida nalazi se u unutrašnjem Sunčevom sustavu, gdje tvore 3 skupine: Amor, Apollo i Athens. Sve tri skupine su potencijalno opasne po Zemlju i nazivaju se NEO (Near Earth Object). Poznato je preko 1750 asteroida, a orbite su im promjenjive jer su pod gravitacijskim utjecajem Jupitera, Marsa, Zemlje i Venere.

Apollo skupina ima jako eliptičnu putanju i povremeno siječe Zemljinu putanju

Amor skupina se nalazi između Zemlje i Marsa. Često siječe orbitu Marsa, ali se Zemljinoj orbiti samo približava.

Athens skupina se nalazi djelomično unutar Zemljine putanje.

17

Energija impakata

Velike impaktore atmosfera ne usporava. Prilikom udara u Zemljinu površinu oslobađa se impaktorova kinetička energija, a ona ovisi o njegovoj masi i brzini.

Masa impaktora ovisi o njegovom tipu (gustoći) i veličini, a brzina može biti u rasponu od samo nekoliko km/s do preko 40 km/s.

Energija impakata uspoređuje se s eksplozijama termonuklearnih („hidrogenskih”) bombi snage desetak megatona (MT) do stotinjak tisuća gigatona (GT) TNT.

18 Izvor: Geological Hazards, Why, How and When? © Tihomir Marjanac 2013.

Energija impakata

Asteroid promjera samo 30 m ima masu od približno 300.000 tona, a pri brzini od 15 km/s može osloboditi energiju ekvivalentnu danas najjačoj termonuklearnoj bombi. Takav je impaktor prije 49.000 godina udario u područje današnje Arizone i stvorio poznati Meteoritski krater (Barringer) koji ima promjer 1.200 m i dubok je 200 m. Impaktor koji je prije 65 Ma udario u priobalje današnjeg poluotoka Yucatana u Meksiku i stvorio krater Chicxulub (promjer 180 km) imao je energiju od približno 100.000.000 megatona (MT) TNT (100.000 GT). Za usporedbu, snaga svog nuklearnog oružja na Zemlji iznosi „samo” 60.000 MT TNT (oko 1.000 x manje od energije yucatanskog impakta).

19 Izvor: Geological Hazards, Why, How and When? © Tihomir Marjanac 2013.

Vrste impakata

Postoje 3 vrste impakata, ovisno o vrsti podloge na kojoj se dogodio impakt:

• atmosferski impakti (atmosferske eksplozije)

• kopneni impakti

• morski impakti

20 Izvor: Geological Hazards, Why, How and When? © Tihomir Marjanac 2013.

Atmosferski impakti

• nastaju kada impaktor eksplodira u atmosferi, pa do površine ne dospijeva zamjetna količina impaktnog materijala

• unatoč izuzetno snažnoj eksploziji (od nekoliko do desetak megatona TNT) na površini ne nastaje impaktni krater, ali svejedno može nastati golemo razaranje, kao npr. za vrijeme Tunguske eksplozije 1908. g.

Ilustracija Tunguske eksplozije 30.6.1908. g. Procjenjuje se da je snaga bila ekvivalentna 10-20 MT TNT!

21

Izvor: Geological Hazards, Why, How and When? © Tihomir Marjanac 2013.

Tunguska eksplozija

30.6.1908. u 7 sati ujutro, iznad istočnog Sibira eksplodirao je impaktor snagom od cca 10 MT TNT (energija se procjenjuje na 3-4 MT pa do 40 MT) na visini od 8-10 km. Eksplozija je: • srušila 60.000.000 stabala na površini

od preko 2150 km2 • izazvala potres M=5 • izazvala geomagnetsku oluju koja je

bila zabilježena gotovo po cijelom planetu

Jedna od posljedica bile su i „bijele noći” koje su trajale nekoliko uzastopnih dana čak u Londonu!

Srušena stabla 1929. g. (21 godinu nakon eksplozije)

1991. g.

22 Izvor: Geological Hazards, Why, How and When? © Tihomir Marjanac 2013.

Tunguska eksplozija (2:14)

https://www.youtube.com/watch?v=fnWhbpe9_3s 23

Atmosferski impakti

Eksplozije slične Tunguskoj, dogodile su se još:

13.8.1930. iznad Amazone, uništena prašuma 11.12.1935. iznad Britanske Gvajane, uništena prašuma 6.6.2002. iznad Sredozemlja, procijenjena na 26 KT 25.9.2002. iznad Sudana 20.11. 2008. iznad Južne Kanade 6.12.2008. iznad SAD-a 15.2.2013. iznad Čeljabinska, procijenjena na 500 KT

Atmosferska eksplozija može impaktor razbiti u mnoštvo manjih komada, kao što se dogodilo 1947. g. pri padu velikog meteorita kod mjesta Sikhote Alin u blizini Vladivostoka u Rusiji, kada su pojedini fragmenti meteorita stvorili desetak većih i manjih kratera. Slično se dogodilo i 2013. g. iznad Čeljabinska u Rusiji. Ako ne nađemo ostatke impaktora, o njegovom sastavu možemo samo nagađati.

24 Izvor: Geological Hazards, Why, How and When? © Tihomir Marjanac 2013.

Kopneni impakti

Kopneni impakti nastaju pri udaru impaktora u površinu Zemlje. Oni redovito stvaraju manje ili veće impaktne kratere, poput kratera Barringer u Arizoni.

Kinetička energija impaktora, pri udaru pretvara se u toplinsku pa se impaktor gotovo u potpunosti rastali, jednako kao i stijene na mjestu udara. Hlađenjem te mineralne taljevine nastaje impaktno staklo i impaktna staklena breča – suevit.

25 Izvor: Geological Hazards, Why, How and When? © Tihomir Marjanac 2013.

Morski impakti

Morski impakti nastaju direktnim udarom impaktora u morsku površinu. Velika količina vode biva isparena i izbačena u visoku atmosferu, a na dnu može nastati impaktni krater. Procjenjuje se da se od nastanka Zemlje do danas dogodilo 8.000 marinskih impakata.

26 Izvor: Geological Hazards, Why, How and When? © Tihomir Marjanac 2013.

Impaktni krateri

Većina planeta, prirodnih satelita i asteroida kojima vidimo površinu ima velik broj kratera, npr. Merkur, Venera, Mars, Mjesec...

Merkur i Mjesec daju približnu sliku kako bi morala izgledati površina Zemlje, kada bi svi ikada stvoreni krateri ostali do danas sačuvani.

Broj impakata na Zemlji je neproporcionalno malen u odnosu na veličinu planeta, a posljedica je geoloških procesa koji neprestano mijenjaju površinu Zemlje.

27 Izvor: Geological Hazards, Why, How and When? © Tihomir Marjanac 2013.

Zemlja je veća od Mjeseca i na njoj bi očekivali više kratera no na Mjesecu, ali ih je danas poznato manje od 200 (dokazanih). Razlog malog broja poznatih kratera na Zemlji je pokrivenost velikog dijela Zemlje morem, šumama i tlom. Važan razlog je i dinamika Zemlje; jaka erozija i taloženje uništavaju starije stijene (i kratere) i zatrpavaju ih novim sedimentima, a za razliku od drugih planeta, na Zemlji je aktivna tektonika ploča koja konzumira dio kore, „brišući” dokaze ranijih impakata.

28

Mehanizam stvaranja kratera

Ulaskom u atmosferu, ispred impaktora se komprimira zrak i nastaje udarni val. Uslijed trenja sa zrakom impaktor se zagrijava i zažari, njegova se površina djelomično tali i isparava. Zbog brzog prolaska kroz atmosferu impaktor se ne usporava, niti sagorijeva. Impaktor brzine 15 km/s kroz 100 km Zemljine atmosfere prolazi u 6-7 s, a kroz troposferu debelu 8 km prolazi u tek 0,5 s! Nastanak kratera odvija se u dvije faze: 1) faza iskapanja kratera (excavation stage) 2) faza modifikacije kratera (modification stage)

29 Izvor: Geological Hazards, Why, How and When? © Tihomir Marjanac 2013.

Faza iskapanja kratera (excavation stage)

Udar impaktora u površinu Zemlje stvara inicijalni krater (transient crater) iz kojeg izlijeću fragmenti smrvljenih stijena, kapljice rastaljenih stijena i impaktora, a uokolo se širi udarni val (shock wave) brzinom od 10 km/s. Taj materijal pršti van iz kratera kako se impaktor probija kroz stijene sve dok se posve ne rastali. Pojedini minerali zbog visokog pritiska prelaze u visokotlačne i visokotemperaturne varijetete, pa nastaju čak i dijamanti. Izbačeni materijal dospijeva vrlo visoko; pojedine čestice dospijevaju u svemir i postaju meteoroidi koji potom ponovno padaju na Zemlju. Dio izbačenog materijala koji je dospio u atmosferu past će nazad na Zemlju; dio po okolici (fall-out ejecta), a dio nazad u krater (fall-back ejecta). Izbačene kapljice rastaljenih stijena padaju po balističkim putanjama daleko izvan kratera, a nazivamo ih tektiti. 30

Izvor: Geological Hazards, Why, How and When? © Tihomir Marjanac 2013.

Tektiti su ohlađene staklaste kapljice rastaljenih stijena s mjesta udara koje su bile izbačene u svemir i ponovno su pale na Zemlju. Aerodinamični oblik tektita potvrđuje da su u rastaljenom stanju padali kroz atmosferu.

Osim tektita, prilikom impakata nastaju i sferule – čestice stakla koje nastaju kondenzacijom iz isparenih stijena, također bivaju izbačene u svemir i talože se stotinama km daleko od kratera.

31

Rasprostranjenost tektita

32

Faza modifikacije (modification stage)

Urušavaju se nestabilni bokovi kratera, nastaju normalni rasjedi i stepeničaste strukture, puneći krater brečama izgrađenim od urušenih stijena i stijena koje gravitacijski padaju nazad u krater, a bile su u prethodnoj fazi iskapanja izbačene iz kratera. Modifikacija inicijalnog kratera je zajedno s njegovim punjenjem brzi proces koji završava 1-2 minute nakon impakta! Preostali neispunjeni krater tada ispunjava voda oblikujući jezero u koje se talože jezerski sedimenti.

33 Izvor: Geological Hazards, Why, How and When? © Tihomir Marjanac 2013.

Vrste kratera

Jednostavni, zdjelasti krateri

Kompleksni krateri

Krateri s centralnim izdignućem

Impaktni bazeni

34 Izvor: Geological Hazards, Why, How and When? © Tihomir Marjanac 2013.

Učestalost impakata i padova meteorita

Na Zemlju godišnje padne oko 10.000 do 1.000.000 tona meteoritskog materijala. Većina tog materijala su čestice veličine prašine koje se nazivaju „mikrometeoriti” ili „svemirska prašina”.

Učestalost padova/udara na Zemlju. Što veći, to rjeđi!

35 Izvor: Geological Hazards, Why, How and When? © Tihomir Marjanac 2013.

Učestalost impakata

https://www.lpi.usra.edu/science/kring/epo_web/impact_cratering/lunar_cataclysm/index.html 36

Učestalost impakata i oslobođena energija

37 Izvor: Geological Hazards, Why, How and When? © Tihomir Marjanac 2013.

38

Primarni učinci impakata

Učinci impakata su mnogobrojni, a njihov doseg ovisi o oslobođenoj energiji koja se odražava u promjeru nastalog kratera. Masivniji impaktori stvorit će veće kratere, a njihovi će učinci biti dalekosežniji. • udarni val • povratni val • akustični udar • termički (toplotni val) • potresi • tsunami i megatsunami • požari • globalno zamračenje • uništenje ozonskog omotača • poremećaj zemljinog magnetskog polja • kisele kiše

39 Izvor: Geological Hazards, Why, How and When? © Tihomir Marjanac 2013.

Primarni učinci impakata: udarni val

Udarni val (shock wave) nastaje pri svakoj eksploziji ili impaktu. Udarni val velikih impakata širi se kroz atmosferu brzinom od 5,5 km/s (20.000 km/h), a kroz stijene i više od 10 km/s. Pritisak takvog udarnog vala dostatan je da sruši sve građevine i uništi sve šume na velikom prostoru. Udarni val Tunguske eksplozije uništio je šumu na površini od 2.150 km2, a tragovi se mjestimično vide i danas, više od 100 godina kasnije. Udarni val masivnog impakta pobio bi sve izložene organizme na udaljenosti od preko 1000 km, a buka zaglušila organizme na velikim udaljenostima.

Udarni val prouzročio je oštećenja na 7000 zgrada i ozljede 1600 stanovnika Čeljabinska u veljači 2013.

40 Izvor: Geological Hazards, Why, How and When? © Tihomir Marjanac 2013.

Udarni valovi (5:00)

https://www.youtube.com/watch?v=EZHDUFucc-g 41

Primarni učinci impakata: drugi valovi i udari

Povratni val slijedi iza udarnoga, jer se zrak vraća na mjesto eksplozije gdje je nastao vakuum. Pojava povratnog vala proučena je prilikom eksperimentalnih i nuklearnih eksplozija. Akustični udar jedna je od manifestacija udarnog vala i oglušit će izložene organizme i na jako velikim udaljenostima. Rijetki organizmi koji bi na otvorenome nekako preživjeli prolazak udarnog vala sigurno bi od buke posve oglušili. Termički (toplotni) val manifestacija je udarnog vala, a pri impaktima doseže 10.000°C. On trenutno izaziva požare na velikom prostoru. Očevidci Tunguske eksplozije svjedočili su o jakom toplotnom valu koji je prouzročio požar i izazvao opekline na izloženim dijelovima kože.

42 Izvor: Geological Hazards, Why, How and When? © Tihomir Marjanac 2013.

Primarni učinci impakata: potresi

Impakti stvaraju potrese čije magnitude mogu biti veće od bilo kojeg tektonskog potresa i mogu doseći M=13, a nakon glavnog udara slijedi ogroman broj naknadnih razornih potresa koje izazivaju blokovi koji se urušavaju u krater. Impaktom izazvani potresi bili bi znatno razorniji od tektonskih jer im je žarište na vrlo maloj dubini – doslovno u samom krateru. Impaktni krateri ostaju seizmički aktivni još dugo nakon impakta.

Čeljabinska eksplozija izazvala je potres magnitude M=2,7 po Richteru

43

Primarni učinci marinskih impakata

Tsunamiji i megatsunamiji nastaju prilikom jakih impakata uslijed golemih urušavanja i podmorskih klizanja koja su pokrenuta potresom ili izravnim impaktom u more. Impaktni megatsunami zbog velike visine prodiru vrlo daleko u kopno, na svom putu uništavajući staništa i cijele populacije koje na njima žive. Učinak megatsunamija na morske organizme bit će ograničen na nekton, plitki bentos i plankton, a pogođeni će organizmi trpjeti zamućenje, zahlađenje i zamračenje vode. Procjenjuje se da bi impaktor promjera ~10 km mogao izazvati megatsunami visine 1-3 km. Marinski impakt također bi izazvao isparavanje vode i stvaranje oblaka pare koji bi se zadržao u atmosferi pridonoseći efektu staklenika.

44 Izvor: Geological Hazards, Why, How and When? © Tihomir Marjanac 2013.

Primarni učinci impakata: požari i globalno zamračenje i zahlađenje

Požari nastaju prolaskom termičkog vala, ali i uslijed „kiše” užarenih i gorućih fragmenata (bombi i tektita) koji su balistički izbačeni iz kratera, a mogu dospjeti stotinama i tisućama kilometara daleko od mjesta impakta. Smatra se da su veliki impakti izazvali regionalne i globalne požare koji su mogli uništiti gotovo svu vegetaciju i kopnena staništa. Globalno zamračenje nastaje uslijed velike količine kamene prašine, sublimata, kapljica rastaljenih stijena i vodene pare koju je impakt izbacio u visoku atmosferu i koji stvaraju planetarnu naoblaku. Ti impaktni oblaci blokiraju prodor Sunčevog svjetla, a budući da se nalaze na vrlo velikim visinama, traju znatno duže no normalni atmosferski oblaci. Globalno zahlađenje nalik na „nuklearnu zimu” nastaje zbog nastanka neprozirnog sloja oblaka sastavljenih od prašine, isparenih stijena i vodene pare izbačenih uslijed velikih impakata.

45 Izvor: Geological Hazards, Why, How and When? © Tihomir Marjanac 2013.

Primarni učinci impakata: učinci na atmosferu i magnetsko polje

Uništenje ozonskog omotača je posljedica velike količine izbačenih čestica koje su dospjele u ozonosferu. Poremećaj Zemljinog magnetskog polja također nastaje uslijed velikih impakata, iako mehanizam nije jasan. Tunguska eksplozija je izazvala geomagnetsku oluju koja je bila zabilježena u Rusiji i Velikoj Britaniji, a na sjevernoj hemisferi se vidjela i polarna svjetlost na srednjim geografskim širinama. Kisele kiše nastaju tijekom razdoblja globalnog zamračenja i sadrže velike količine otopljenih sumpornih, dušičnih i ugljikovih oksida. Kisele kiše djeluju na površini Zemlje i na izložene organizme, pojačavajući ekološki stres.

46 Izvor: Geological Hazards, Why, How and When? © Tihomir Marjanac 2013.

Sekundarni učinci impakata

• promjena topografije uslijed nastanka kratera, djelovanja megatsunamija na obale...

• promjene klime su direktna posljedica globalnog zamračenja. Globalno zamračenje i reducirana insolacija izazivaju globalno zahlađenje koje može potrajati godinama, pokrenuti oledbu ukoliko su ispunjeni i drugi orbitalni parametri.

Nakon razdoblja globalnog zahlađenja, u vrijeme bistrenja atmosfere nastupit će razdoblje globalnog zatopljenja uslijed stakleničkog efekta izbačene vodene pare i CO2 (ali i povratka klime na prethodno stanje).

47 Izvor: Geological Hazards, Why, How and When? © Tihomir Marjanac 2013.

Sekundarni učinci impakata

• promjene u ekosustavima – flora i fauna trpe jak ekološki stres izazvan dugim globalnim zamračenjem i kiselim kišama, dolazi do poremećaja u hranidbenom lancu

• promjene u evolucijskom trendu zbog nestanka velikog broja predatora i porasta broja oportunista

• poremećaji u rasplodnom ciklusu mnogih organizama zbog promjena klime, promjena kemizma vode i zamračenja

• masovna izumiranja uslijed ekološkog stresa, promjene klime, poremećaja hranidbenog lanca, gubitka staništa, itd.

48 Izvor: Geological Hazards, Why, How and When? © Tihomir Marjanac 2013.

Sekundarni učinci impakata

Velike vulkanske erupcije na suprotnoj strani Zemlje vremenski koincidiraju s nekim impaktima, pa se pretpostavlja da impakti mogu pokrenuti vulkanizam uslijed fokusiranja seizmičih valova koji se ogibaju o Zemljinu jezgru. Pretpostavlja se daj je impakt Chicxulub inicirao vulkanizam u Indiji (Deccan Traps), ali to za sada nije dokazano. U budućnosti – impakti će izazvati poremećaj globalnih financijskih tokova, kolaps ekonomija, kolaps političkih sustava, velike promjene u socio-ekonomskim odnosima, socijalni stres...

49 Izvor: Geological Hazards, Why, How and When? © Tihomir Marjanac 2013.

Tercijarni učinci impakata

• klimatske promjene

• ekološke posljedice – impakti, čak i relativno mali, stvaraju zamjetne ekološke posljedice. Tunguska eksplozija 1908. nije bila pravi impakt, ali je uništila 60.000.000 stabala na površini od 2150 km2, a tragovi razaranja vide se i danas. Veći impakti stvorili bi promjene u okolišu koje bi se vidjele stoljećima.

• biotičke posljedice – impakti mogu izazvati poremećaje u biocenozama na relativno velikom prostoru, s dugotrajnim posljedicama. Veliki marinski impakti imali bi utjecaj na životne zajednice i u vrlo udaljenim područjima od impakta zbog djelovanja tsunamija.

• evolucijske promjene

50 Izvor: Geological Hazards, Why, How and When? © Tihomir Marjanac 2013.

Tercijrani učinci impakata

Socio-ekonomske posljedice – čak i mali impakt poput Tunguske eksplozije iznad urbanih područja izazvao bi nesagledive žrtve, poremetio sigurnost na velikom prosoru, izazvao poremećaje u opskrbi, prekinuo industrijske tokove i izazvao slom financijskih institucija. Posljedice impakta imale bi odraz na mnogo većem prosoru od onog koji je neposredno pogođen, pa danas niti jedna ekonomija na svijetu ne bi izbjegla socio-ekonomske posljedice čak i „malog” impakta. Impakt, kad se dogodi, imat će i nepredvidive političke posljedice po gotovo čitav svijet, čiji se razmjeri mogu usporediti samo s posljedicama nuklearnog rata.

51 Izvor: Geological Hazards, Why, How and When? © Tihomir Marjanac 2013.

Kad bi se eksplozija poput Tunguske dogodila npr. iznad Londona, izazvala bi milijunske žrtve i golemo razaranje.

Unutar ovog područja bile bi srušene sve kuće i izginulo bi svo stanovništvo (~8.000.000). 52

Utjecaj impakata na razvoj života na Zemlji

Utjecaj impakata na život na Zemlji:

• mijenjali su okoliše

• mijenjali su klimu

• izazvali su naglu smrt velikog broja izloženih organizama

• izazvali su posredna izumiranja kao posljedicu promjene okoliša, klime, flore te poremećaja u hranidbenom lancu

• stvarali su prostor za širenje kolonizatora koji u to vrijeme nisu imali predatora

53 Izvor: Geological Hazards, Why, How and When? © Tihomir Marjanac 2013.

Uništeni kopneni ekosustavi obnavljali su se tisućama godina. Morski ekosustavi koji su pretrpjeli veće ili manje štete oporavili su se relativno brzo, ovisno o njihovoj dubini. Dubokomorski ekosustavi najmanje su trpjeli zbog promijenjene klime. Plankton je pretrpio promjene zbog toga što živi i razvija se u plitkom dijelu vodenog stupca gdje na njega utječu promjene u atmosferi. Bentos je relativno imun na promjene, jednako kao i dio nektona.

54 Izvor: Geological Hazards, Why, How and When? © Tihomir Marjanac 2013.

Izumiranja Tijekom geološke prošlosti u nekoliko su se razdoblja dogodile značajne promjene u živom svijetu; mnoge su vrste i rodovi naglo (istovremeno?) izumrli, da bi se nakon relativno kratkotrajnog osiromašenja život ponovno razbuktao s novim oblicima koji ranije nisu bili dominantni ili nisu ni postojali. Od mnoštva hipoteza, impaktna hipoteza izumiranja pruža najviše odgovora. Nepotpun fosilni „zapis” znatno otežava istraživanje masovnih izumiranja jer su se uz katastrofičke događaje odvijala i „normalna” izumiranja koja imaju druge uzroke.

55 Izvor: Geological Hazards, Why, How and When? © Tihomir Marjanac 2013.

Moguće posljedice impakta

Ø impaktora

(m) E (MT TNT)

Ø kratera

(km) T (god) Učinci

< 50 < 10 < 1 Sagorijevaju u atmosferi

75 10-100 1,5 1000 Barringer krater/Tunguska

160 100-1000 3 5000 Uništenje površine grada...

350 1000-10.000 6 15.000 Uništenje površine manje

države, srednji tsunami

750 10.000-100.000 12 63.000 Uništenje površine srednje

države, megatsunami

1700 250.000 30 100.000-

1.000.000

Ries krater, uništenje površine velike države,

globalni efekti

56 Izvor: Geological Hazards, Why, How and When? © Tihomir Marjanac 2013.

Čovječanstvo nema izravnog iskustva s mogućim učincima impakta objekta većeg od 1 km, ali izračuni prikazuju sljedeće:

Procjena rizika

Impakti, bez obzira na veličinu, predstavljaju rizik za ljude. Atmosferski impakt iznad gusto naseljenog područja imao bi katastrofalne posljedice, jednako kao i morski impakt. Čak i kada impakt ne bi izazvao izumiranje čovječanstva, imao bi nesagledive posljedice po ljudski rod. Ako vas zanima učinak impakta nalik na Tungusku eksploziju iznad New Yorka, pogledajte film: History Channel: Syberian Apocalypse Ako vas zanima učinak impakta poput onog koji je stvorio krater Chicxulub i posljedice po ljudski rod, pogledajte: Super Comet Part 1: The Impact Super Comet Part 2: On a Strange Planet 57

Procjena rizika Uzrok smrti u SAD Vjerojatnost

Prometna nezgoda 1/90

Umorstvo 1/185

Požar 1/250

Vatreno oružje 1/2.500

Utapanje 1/9.000

Poplava 1/27.000

Avionska nesreća 1/30.000

Tornado 1/60.000

Impakt globalnih razmjera 1/75.000

Potres 1/130.000

Udar munje 1/135.000

Impakt regionalnih razmjera 1/1.600.000

Trovanje hranom 1/3.000.000

Napad morskog psa 1/8.000.000

Dobitak na LOTU 1/195.249.054

58

Rizik od stradavanja zbog impakta asteroida ili kometa kreće se od 1/3000 do 1/250.000 godišnje.

http://www.tulane.edu/~sanelson/Natural_Disasters/impacts.htm

TORINO SKALA Potencijalna opasnost od impakata prikazuje se tzv. Torino skalom (Torino Impact Hazard Scale) koja ima 10 stupnjeva: od 0°, kao najbezopasnijeg događaja, vjerojatno bez posljedica, do 10°, koji označava sigurni impakt i katastrofalne posljedice.

59

Predviđanje i upozorenje Da bi se uopće moglo predvidjeti stupanj rizika, potrebno je poznavati putanje potencijalno opasnih asteroida i kometa, njihovu veličinu i njihova fizička/mehanička svojstva.

Danas je poznato ~1900 potencijalno opasnih NEO-objekata i mali broj kratkoperiodičnih i srednje-periodičnih kometa čije putanje sijeku Zemljinu. Još smo daleko od poznavanja svih takvih objekata, a svakodnevno se otkrivaju novi. Ukupan broj danas poznatih NEO objekata je preko 17.100, u rasponu veličina od 40 m do 35 km.

Traženje i praćenje NEO-objekata provodi „Spaceguard” projekt u kojem su angažirane mnoge amaterske i profesionalne zvjezdarnice, te namjenski teleskop LINEAR (Lincoln Near-Earth Asteroid Research) u Novom Meksiku.

60 Izvor: Geological Hazards, Why, How and When? © Tihomir Marjanac 2013.

Putanje potencijalno opasnih asteroida većih od 140 m koji prolaze unutar 7.6 milijuna km od Zemlje

Predviđanje i upozorenje

Ukoliko bi se moglo dovoljno rano predvidjeti da je impaktor na kolizijskoj putanji sa Zemljom, moglo bi se izdati adekvatno upozorenje, ali bi učinak možda bio čak i lošiji no sam impakt! Najava impakta bila bi shvaćena kao najava „sudnjeg dana” pa bi se već samo zbog nje urušio političko-ekonomsko-sigurnosni sustav u mnogim državama, a pravilo je da su u ovom aspektu razvijenije države – ranjivije. Postoje tek 2 moguća scenarija za prevenciju impakata: • uništenje impaktora • skretanje impaktora

U oba slučaja bilo bi potrebno znati nekoliko godina unaprijed da se impaktor približava. U slučaju prekratkog vremena za reakciju, preostaje samo evakuacija stanovništva, ali i za to trebaju dugotrajne pripreme.

61 Izvor: Geological Hazards, Why, How and When? © Tihomir Marjanac 2013.

Mogući postupci

1. Evakuacija stanovništva iz zone udara – možemo evakuirati samo mali dio stanovništva

2. Uništiti impaktor nuklearnim projektilima

– iako imamo tehnologiju, ona nije provjerena, a možemo napraviti više štete nego koristi

3. Skrenuti impaktor s putanje pomoću pričvršćenog raketnog motora – još dugo nećemo imati tu tehnologiju

4. Tegljenje impaktora u drugu putanju pomoću svemirskih brodova – još smo jako daleko od tehnologije koja nam je za to potrebna

62 Izvor: Geological Hazards, Why, How and When? © Tihomir Marjanac 2013.

Simulatori impakata

63

http://down2earth.eu/impact_calculator/planet.html?lang=en-US

https://www.purdue.edu/impactearth/

64

65

Broj bodova u postocima 0-50 % nedovoljan (1) 51-63 % dovoljan (2) 64-78 % dobar (3) 79-90 % vrlo dobar (4) 91-100 % odličan (5)