Asteroideneinschläge: wie gross ist die Gefahr? - Naturwissenschaftliche Gesellschaft Winterthur 23. März 2018
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Asteroideneinschläge: wie
gross ist die Gefahr?
Rainer Wieler, Department Erdwissenschaften, ETH Zürich
Naturwissenschaftliche Gesellschaft Winterthur
23. März 2018
Einschlagskrater auf Planeten
Yuty (Mars) 17 km
Kopernikus (Mond) 80 km
Dickinson (Venus) 69 km 2 Eiskrater (auf Ganymed) ~40 km
Einschlagskrater auf Planeten
Kopernikus (Mond) 80 km
Apollo ~1970
Jules Verne ~1865
Einschlagskrater wurden erst in der zweiten Hälfte des
zwanzigsten Jahrhunderts als wichtig erkannt
Gefahr über geologische Zeiträume real, aber...?
Menschliche Erfahrung:
* Meteorite sind ungefährlich
* Asteroideneinschläge weitgehend unbekannt
Peekskill, New York (1992)
Mbale, Uganda (1992)
Dilemma
"Statistisch" fordern Asteroideneinschläge einige tausend
menschliche Todesopfer pro Jahr
aber
In der überblickbaren Geschichte ist kein einziges
Todesopfer bekannt
Asteroideneinschläge sind extrem seltene Ereignisse
mit Auswirkungen, welche unsere Erfahrung
weit übersteigen!
(Ausnahme: Komet Shoe-
maker-Levy 9, Kollision
mit Jupiter 1994)
Einschlagskrater auf Erde wurden lange nicht erkannt
Nördlinger Ries (bei Ulm): 15 Millionen Jahre alt, ~1960 erkannt
Auswurfmaterial vom Ries wurde
auch an der Sitter gefunden!
Chicxulub und die Dinosaurier
Chicxulub auf der Halbinsel Yucatan
ist der heute wohl meistdiskutierte
Einschlagskrater auf der Erde und
der Einschlag vor 65 Millionen Jahre
ist mitschuldig am Massensterben an
der Kreide-Tertiär Grenze.
Erkannt 1991
Visualisierung des Schwerefeldes
bei Chicxulub
Inhalt des Vortrags • Asteroidenbahnen • Wie häufig sind Einschläge? • Mögliche Folgen • Konsequenzen (Beobachtungsprogramme; Abwehr?)
Der Hauptasteroidengürtel und erdbahnkreuzende
Asteroide (Near Earth Asteroids, NEAs)
Erdbahnkreuzende Asteroide (NEAs)
Toutatis, ca. 5km (Radar)
Eros, ca33km (NEAR Rendez-vous)Asteroide auf dem Weg zur Erde
Mittlere Lebensdauer von NEAs beträgt nur einige Millionen Jahre:
* NEAs müssen "nachgeliefert" werden.
* Quelle: Hauptasteroidengürtel
Kirkwood Lücken: Resonanzen
mit Jupiter (3:1; 5:2....)Asteroide auf dem Weg zur Erde
Hohe Exzentrizität:
langgezogene Bahnellipse;
Kollision mit Erde möglich
Kirkwood Lücken: chaotische Bahnen. Lebensdauer
nur einige Millionen Jahre (Kollision mit Sonne oder Planeten
oder Auswurf aus Sonnensystem)Meteorite: Bestrahlungsalter
kosmische Strahlung
energiereiche Teilchen (p+, α)
21
Ne
p +
28
Si
sekundäre Teilchen
mit niedrigerer Energie
p+
3
He n0
28
Si
Totale Lebensdauer als ~metergrosse Körper: ~5-60 Millionen Jahre
Transferzeit Hauptgürtel-Erde nur wenige Millionen Jahre
⇒Rest: Langsames Wandern im Hauptgürtel zu einer ResonanzWie viele NEAs gibt es?
ungefährer Durchmesser [km]
0.01 0.1 1 10
1
0.1
0.01
900
Vollständigkeit der
Extrapolation: 914±17
Suche (2015) NEAs > 1km
400Wie viele NEAs gibt es?
total
900
Extrapolation: 914±17
NEAs > 1km
bekannt
400Wie häufig sind Einschläge?
Tschelyabinsk (2013)Wie häufig sind Einschläge?
Tschelyabinsk (2013)Wie häufig sind Einschläge?
?
Tunguska, Sibirien (1908, Photo 1928)Wie häufig sind Einschläge? Nördlinger Ries (bei Ulm) ca 20km, 14.7 Ma
Wie häufig sind Einschläge?
Kreide-Tertiär Grenze
(65Ma, Massensterben?)
Chicxulub (Yucatan, 180 km)
SchwerefeldWie häufig sind Einschläge?
Mögliche Folgen
Grösse Interval Zerstörungspotential
Asteroid Jahre
70m 103 (Tunguska)
0-5 Millionen Menschen (10'000 im Mittel)
700m 105 direkt: kleines Land
ozeanweite Tsunamischäden (100 Millionen
Menschen?)
3km 106 direkt: grosses Land
global: Ozonschicht, nuklearer Winter (1 Jahr?),
Hungersnöte, Krieg, 1 Milliarde Menschen
Menschheit würde überleben
20km 108 Langanhaltender nuklearer Winter, massives
Artensterben, Menschheit ausgelöscht?Mögliche Folgen
Grösse Interval Zerstörungspotential
Asteroid Jahre
70m 103 0-5 Millionen Menschen (10'000 im Mittel)
(Tunguska)
700m 105 direkt: kleines Land
ozeanweite Tsunamischäden (100 Millionen
Menschen?)
3km 106 direkt: grosses Land
global: Ozonschicht, nuklearer Winter (1 Jahr?),
Hungersnöte, Krieg, 1 Milliarde Menschen
Menschheit würde überleben
20km 108 Langanhaltender nuklearer Winter, massives
Artensterben, Menschheit ausgelöscht?Mögliche Folgen: Todesfälle pro Ereignis
Einschlag in Ozean
(Tsunamis)
Schwelle für
globale Kata-
strophe?Mögliche Folgen: Todesfälle pro Jahr Wahrscheinlichkeit an den Folgen eines Einschlags zu sterben: 1:1'000'000 pro Jahr (vergleichbar mit Flugunfall)
Todesursachen weltweit (Auswahl) 1. Herzkrankheiten, Krebs, Malaria etc. 2. Kriege, Genozide 3. Epidemien 4. Hungersnöte 5. weitere Krankheiten (Lungenentzündung, Grippe…) 6. häufigste Unfälle (Strassenverkehr, Stürze…) 7. Mord, Selbstmord 8. Stürme und Überschwemmungen 9. Seltenere Unfälle (Feuer, Vergiftungen..) 10. Erdbeben 11. Seltene Unfälle (fallende Blumentöpfe, Flugzeugabsturz…) 12. Global-katastrophale Einschläge 13. Seltene Naturkatastrophen (Gewitter, Vulkanausbrüche) 14. Giftschlangenbisse 15. Tunguska-Katastrophen 16. Flugzeugentführungen
Konsequenzen?
Wir wissen heute, dass die Wahrscheinlichkeit eines Individuums,
durch einen Asteroideneinschlag zu sterben etwa vergleichbar
ist mit der Wahrscheinlichkeit, durch einen Flugzeugabsturz
oder ein Gewitter ums Leben zu kommen.
Allerdings stirbt bei weitem nicht jedes Jahr einer unter einer
Million Menschen durch einen Einschlag.
Ein Einschlag könnte jedoch unsere Zivilisation bedrohen.
Was sollen wir tun?
i) nichts, weil Wahrscheinlichkeit zu klein, und genügend
offensichtlichere Probleme existieren?
ii) Abwehrsystem gegen bedrohliche NEAs?Beobachtungsprogramme Spaceguard Survey: Internationaler Effort zur Suche möglichst aller NEAs über einer bestimmten Grösse 1994 US Kongress setzt als Spaceguard Ziel: Auffinden von mindestens 90% aller NEAs > 1km innerhalb von 10 Jahren (1km ist untere Grenze für Impaktorgrösse mit globalen Konsequenzen)
Dieses Ziel ist erreicht!
ungefährer Durchmesser [km]
0.01 0.1 1 10
1
0.1
0.01
900
Vollständigkeit der
Extrapolation: 914±17
Suche (2015) NEAs > 1km
400Beobachtungsprogramme
>140 m
Catalina: Univ. Arizona; Pan-STARRS: HawaiiBeobachtungsprogramme Catalina: Univ. Arizona; Pan-STARRS: Hawaii
Beobachtungsprogramme
Catalina Sky Survey: Pan-STARRS: University of
University of Arizona, NASA. Hawaii, 4 Teleskope
diverse (kleinere) Teleskope
Catalina entdeckte den 4m
Asteroiden 2008 TC3 20
Stunden bevor er im Sudan
aufprallte.
Bruchstück des Meteoriten
Almahata SittaBeobachtungsprogramme
Catalina Sky Survey: Pan-STARRS: University of
University of Arizona, NASA. Hawaii, 4 Teleskope
diverse (kleinere) Teleskope
Mit mehr Teleskopen und Personal werden die Ziele ambitionierter:
NASA (2005): >90% der >140 m Asteroide bis 2020!!
Catalina entdeckte den 4m
Asteroiden 2008 TC3 20
Stunden bevor er im Sudan
aufprallte.
Bruchstück des Meteoriten
Almahata SittaAsteroide auf Kollisionskurs?
Sehr unwahrscheinlich, dass ein Asteroid auf Kollisionskurs erst sehr kurz
(Monate bis Tage) vor dem Einschlag entdeckt wird.
Vorwarnzeiten werden in aller Regel mindestens mehrere Jahrzehnte
betragen. Bahnen können gut vorhergesagt werden.
(das heisst nicht, dass nicht jederzeit ein noch nicht bekannter Asteroid
einschlagen kann!).
Und….: Keine langen Vorwarnzeiten für langperiodische Kometen!
Die 3 bekannten Annäherungen “grosser” Asteroide mit minimalster
Distanz im 21. Jhd:
Asteroid Datum Annäherung Minimale Distanz
(106km±3σ)
Nereus 2060 Feb. 14.3 1.20±0.02
Hathor 2069 Okt. 21.4 0.990±0.006
Hathor 2086 Okt 21.7 0.855±0.335Was, wenn...?
Asteroid Datum Annäherung Minimale Distanz
(106km±3σ)
XY 2055 Feb. 16.7 0.02±0.03
?
? ?
* Möglichst präzise Bahnvermessung (Problem: falsche Warnungen!)
* Intensive Erkundung von XY (analog NEAR Rendez-vous mit Eros)Abwehr: Ablenken statt zerstören
(etwas Science Fiction)
Ablenkung durch Rückstoss von
verdampfendem Material.
links: Nukleare Explosion
rechts: SonnenenergieAbwehr: Ablenken statt zerstören
(etwas Science Fiction)
“Gravity Tractor”
(Schwerkraftschlepper)
Satellit zieht während Jahren am
Asteroiden (Ionenantrieb, 1 Tonne Xe
Treibstoff für ~200-500 m Asteroid)
NASA
Mögliche Tests der Ablenkung durch Impakt
einer Raumsonde:
DART (Double Asteroid Redirection Test;
NASA)
AIDA (Asteroid Impact and Deflection
Assessment; ESA; 2016 abgelehnt)Quintessenz Was will die Gesellschaft? Möglichst vollständiges Katalogisieren von NEAs bis zu einer bestimmten Grösse • > 140 m (90%) wird wohl in einigen Jahren erreicht werden; je ambitionierter das Ziel, desto (viel) grösser der Aufwand! • wo ist die sinnvolle Grenze? d. h. lohnt es sich, sehr viele sehr grosse Telesope für eine weitgehende Katalogisierung der ~200'000 "Tunguska Objekte" zu bauen, solange Hunger, Armutskrankheiten etc. nicht besiegt sind?
Das Deflection Dilemma (Carl Sagan und andere) Wenn die Menschheit es fertigbringen sollte, gefährliche Asteroide abzulenken, so würde damit auch ermöglicht, vorerst ungefährliche Asteroide absichtlich auf die Erde zu lenken. oder: Wenn ein Asteroid, der eine gewisse Gegend der Erde bedroht, entsprechend abgelenkt würde, könnten irrtümlicherweise andere Länder bedroht werden. Sollten Kernwaffenarsenale aufrecht erhalten werden, um die nukleare Option der Ablenkung offenzuhalten?? Oder würde damit nicht der Teufel mit Beelzebub ausgetrieben? Chapman 2004: The most likely type of impact events we face are hyped or mis- interpreted predicted impacts or near-misses involving small NEAs
Quintessenz Für erkannte Asteroide auf Kollisionskurs (lange Vorwarnzeiten) würden schon heutige oder in absehbarer Zukunft erhältliche Technologien für eine genügende Ablenkung ausreichen. Die Gesellschaft dürfte bereit sein, ein solches Unterfangen zu finanzieren. Weitere Massnahmen können zukünftigen Generationen überlassen werden. Allerdings werden wir mit der Gefahr eines überraschenden "kleineren" Einschlags bis auf weiteres leben müssen!
Kometen
Langperiodische ("neue") Kometen erlauben keine langen Vorwarnzeiten
(Kollisionsgefahr mindestens 10 mal kleiner als für Asteroide)Kometen Churyumov-Gerasimenko (Rosetta Mission)
Kometen Churyumov-Gerasimenko (Rosetta Mission)
Quintessenz
Rechtfertigen Kometen den Bau und Unterhalt eines stehenden
Abwehrsystems?
Gefahr versus Nutzen?
permanentes Kernwaffenarsenal?
Missbrauch?
Ist die Gesellschaft (oder Regierungen) gewillt, ein sehr teures
System langfristig zu unterhalten, wenn "nie" etwas passiert?
Nein!
Allerdings wird jede Generation diese Frage neu beurteilen müssen!Asteroide auf dem Weg zur Erde
1. Kollision
2. Langsames Wandern der
Fragmente in Kirkwood Lücke
(Yarkovsky Effekt):
asymmetrisches Abstrahlen von
Wärmestrahlung
3. Schneller Transport zur Erde
Yarkovsky Effekt: maximale
Wärmestrahlung am Nachmittag:
Impulskomponente in Bewegungs-
richtungWie häufig sind Einschläge?
Wie viele NEAs?
1994
1000±200 Spaceguard etc. 2003
plus Kometen!Sie können auch lesen
