Co by się stało, gdyby w Ziemię uderzyła skała wielkości asteroidy Bennu?

Naukowcy z Korei Południowej wykorzystując superkomputer przeprowadzili symulacje uderzenia w Ziemię asteroidy o średnicy około 500 metrów, czyli mniej więcej tyle, ile ma asteroida Bennu, której prawdopodobieństwo uderzenia w naszą planetę zostało oszacowane na 0,04 procent. Uczeni zbadali różne możliwe scenariusze, skupiając się na skutkach uderzenia asteroidy na nasz system klimatyczny oraz ekosystemy lądowe i morskie.

Układ Słoneczny jest pełen mniejszych i większych obiektów poruszających się po orbitach bliskich Ziemi. Większość z nich nie stanowi żadnego zagrożenia, ale niektóre z nich zostały zidentyfikowane jako obiekty potencjalnie niebezpieczne, których orbita w przyszłości może zbiec się z orbitą Ziemi. Wśród nich jest asteroida Bennu o średnicy około 500 m. Istnieje niewielkie prawdopodobieństwo, że Bennu uderzy w z Ziemię we wrześniu 2182 r. Prawdopodobieństwo to zostało oszacowane na 0,04 procent.

Asteroida Bennu stała się znana szerokiej publiczności ze względu na misję OSIRIS-REx (pełna jej nazwa to Origins, Spectral Interpretation, Resource Identification, and Security-Regolith Explorer). W 2020 roku sonda dotarła do tej kosmicznej skały i pobrała z niej próbki. Ich niedawne analizy wykazały, że asteroida zawiera wszystkie podstawowe chemiczne elementy budulcowe życia (więcej na ten temat w tekście: W próbkach z asteroidy Bennu znaleziono składniki DNA i RNA).

Naukowcy z Institute for Basic Science Center for Climate Physics na Pusan National University w Korei Południowejw swoich ostatnich pracach sprawdzili, co by się stało z naszą planetą, gdyby faktycznie doszło do kolizji. Wyniki symulacji ukazały się na łamach pisma „Science Advances” (DOI: 10.1126/sciadv.adq5399).

Bennu

Asteroida Bennu została odkryta w 1999 roku. Naukowcy uważają, że jest pozostałością znacznie większej kosmicznej skały, która zderzyła się z innym, podobnym obiektem. Bennu ma pół kilometra średnicy i około 85 milionów ton masy. Sklasyfikowana jest jako planetoida węglowa klasy B. Ma ponad 4 miliardy lat, czyli pochodzi z czasów, kiedy nasz Układ Słoneczny dopiero się tworzył.

Bennu okrąża Słońce co 14 miesięcy, obracając się wokół własnej osi co cztery godziny. Według ekspertów istnieje prawdopodobieństwo, że planetoida uderzy w Ziemię pod koniec XXII wieku, a dokładnie 24 września 2182 roku. To jeden z powodów wysłania misji OSIRIS-Rex. Poza pobraniem próbek i dostarczeniem ich na Ziemię, naukowcy chcieli ustalić, z czego zbudowany jest obiekt i jaką ma strukturę. Te informacje potencjalnie mogą pomóc w opracowaniu misji, która mogłaby zapobiec uderzeniu.

Najbardziej znane uderzenie asteroidy w Ziemię miało miejsce 66 milionów lat temu, kiedy duża asteroida o średnicy od 10 do 15 kilometrów doprowadziła do wyginięcia 75 proc. życia na Ziemi, w tym dinozaurów. Skała ta zostawiła po sobie krater uderzeniowy Chicxulub, który znajduje się na dnie Zatoki Meksykańskiej. Kolizja wywołała gigantyczną katastrofę – ogromne pożary lasów oraz potężne tsunami, które dotarło w odległe rejony planety. Uderzenie wyrzuciło również w atmosferę gigantyczne ilości pyłów i siarki, co zablokowało promienie słoneczne dochodzące do powierzchni planety i spowodowało globalne ochłodzenie. Wydarzenia te na zawsze zmieniły oblicze naszej planety. Oczywiście Bennu jest znacznie mniejsza, ale nie oznacza to, że spotkanie z nią nie wyrządziłoby poważnych szkód.

Pył w atmosferze

W swoich pracach południowokoreańscy badacze skupili się na skutkach uderzenia asteroidy na nasz system klimatyczny oraz na rośliny lądowe i plankton w oceanie. W pracach wykorzystali najnowsze modele klimatyczne. Według symulacji, kolizja doprowadziłaby do wprowadzenia do górnych warstw atmosfery Ziemi od 100 do 400 milionów ton pyłu. To z kolei doprowadziłoby do załamania klimatu.

Korzystając z superkomputera IBS Aleph, naukowcy przeprowadzili kilka scenariuszy. W najbardziej pesymistycznym, pył przesłoniłby Słońce i spowodowałby globalne ochłodzenie nawet o 4 stopnie Celsjusza. Doszłoby również do spadku średnich globalnych opadów o 15 proc. i poważnego zubożenia warstwy ozonowej o około 32 proc. Jednak regionalnie skutki uderzenia mogłyby być znacznie bardziej widoczne.

– Nagła „zima uderzeniowa” spowodowałaby niekorzystne warunki klimatyczne dla wzrostu roślin, początkowo redukując o 20–30 proc. możliwość przeprowadzania fotosyntezy w ekosystemach lądowych i morskich. To prawdopodobnie spowodowałoby ogromne zakłócenia w globalnym bezpieczeństwie żywnościowym – mówi dr Lan Dai, główny autor badania.

Zakwit glonów

Symulacje pokazały, że ekosystemy lądowe znacznie ucierpiałyby na kolizji z kosmiczną skałą tej wielkości i potrzebowałyby co najmniej kilku lat na regenerację. Co ciekawe, ekosystemy morskie w symulacjach zachowały się zupełnie inaczej. Plankton w oceanie odrodziłby się już w ciągu sześciu miesięcy, a potem wzrósłby do poziomów, których nie obserwuje się nawet w normalnych warunkach klimatycznych.

Badacze powiązali to z żelazem obecnym w pyle asteroidy oraz w pyle z materiału wyrzuconego z Ziemi podczas uderzenia. Żelazo jest kluczowym składnikiem odżywczym chociażby dla glonów. W niektórych obszarach, takich jak Ocean Południowy i wschodni Pacyfik, jest go mało. W zależności od zawartości żelaza w asteroidzie i w materiale lądowym, który został wyrzucony do atmosfery, regiony pozbawione składników odżywczych mogłyby zostać wzbogacone o duże ilości żelaza, co z kolei wywołałoby bezprecedensowe zakwity glonów. Ustalenia to dotyczą w szczególności okrzemek morskich, którymi żywi się zooplankton.

– Symulowane nadmierne zakwity fitoplanktonu i zooplanktonu mogłyby być błogosławieństwem dla biosfery i mogłyby pomóc złagodzić pojawiające się problemy z bezpieczeństwem żywnościowym związane z długotrwałą redukcją produktywności na lądach – zauważa Dai.

– Średniej wielkości asteroidy zderzają się z Ziemią co około 100–200 tysięcy lat. Oznacza to, że nasi przodkowie mogli już wcześniej doświadczyć niektórych z tych zdarzeń zmieniających planetę, co potencjalnie miało wpływ na ewolucję człowieka – mówi prof. Axel Timmermann, współautor badania.

Źródło: Institute for Basic Science, Science Alert, fot. NASA/Goddard/University of Arizona