Может ли астероид растопить весь лёд Антарктиды?
Может ли падение астероида в Антарктиде полностью растопить весь местный лёд? Попробую сделать грубую оценку.
Удельная теплоёмкость льда при 0 градусов Цельсия 2.11 кДж/Кг*К, то есть надо передать килограмму льда 2.11 килоджоулей энергии, чтобы поднять его температуру на один градус Кельвина (и Цельсия). Чем холоднее лёд, тем ниже теплоёмкость, и при температуре льда -100 градусов Цельсия его теплоёмкость будет в 1.45 раз меньше. Температура льда в Антарктиде, как пишут, составляет -60 градусов Цельсия, однако на деле она может меняться в зависимости от места, времени и глубины. Для упрощения расчётов примем, что температура всего льда в Антарктиде составляет -100 градусов Цельсия (самые низкие зафиксированные температуры в Антарктиде чуть ниже -90 градусов Цельсия), а удельная теплоёмкость его - как при 0 градусов Цельсия. И значит, для достижения льдом точки плавления нужно увеличить температуру на 100 градусов Кельвина (и Цельсия). Нужно передать каждому килограмму льда в Антарктиде 211 кДж энергии, чтобы нагреть его от -100 до 0 градусов Цельсия. После этого надо передать килограмму льда его удельную энергию плавления, равную 333 кДж. Итого, на гарантированное плавление килограмма льда в Антарктиде надо 544 килоджоуля энергии, или 544*10^3 Джоулей.
Объём льда в Антарктиде оценивается в 30 миллионов кубических километров. Лёд несколько легче жидкой воды, но, опять же, для упрощения расчёта будем считать, что один кубометр льда весит одну тонну, как жидкая вода, или 10^3 кг. На то, чтобы его растопить, понадобится, соответственно, 544*10^6 Джоулей. В кубическом километре льда 10^9 кубометров. Миллион кубических километров - 10^15 кубометров. Тридцать миллионов - это 3*10^16 кубометров. Чтобы их растопить, понадобится 544*10^6*3*10^16 = 1632*10^22 = 1.632*10^25 Джоулей.
Для сравнения, астероид, оставивший кратер Чикшулуб на полуострове Юкатан 65-66 миллионов лет назад, предположительно был 10-15 километров в поперечнике, и при его падении выделилось "всего" 5*10^23 Джоулей. Считается, хотя и не всеми учёными, что этот удар привёл к Мел-Палеогеновому вымиранию, когда погибли динозавры. Однако кратер Чикшулуб - не самый большой на Земле, есть и сильно крупнее. А предположительный рекордсмен, кратер земли Уилкса, находится как раз подо льдом Антарктиды. Но пока ударное происхождение этой структуры не подтверждено. Считается, что если это ударный кратер, то оставивший его астероид был в шесть раз крупнее того, что оставил кратер Чикшулуб. Если его форма, плотность и скорость встречи с Землёй, а также и угол падения были такими же, то выделилось примерно 10^26 Джоулей, то есть в 6 раз больше чем нужно для того, чтобы растопить весь лёд в Антарктиде. Предполагаемый возраст кратера примерно соответствует Пермь-Триасовому вымиранию, наиболее смертоносному из всех известных. По другим данным, поперечник астероида был не 60, а 48 километров.
Средней скоростью, с которой каменюки входят в земную атмосферу, считается 20 километров в секунду, а максимальной 70 километров в секунду.
Из формулы кинетической энергии находим, что для первого случая понадобится объект массой 8.16*10^13 тонн, или 81.6 триллионов тонн. Для второго случая понадобится объект массой 6.66*10^12 тонн, или 6.66 триллионов тонн.
У наиболее распространённых астероидов C класса (75% известных) средняя расчётная плотность 1.38 грамм на кубический сантиметр, что означает 1.38 тонн на кубометр и 1.38*10^9 тонн на кубический километр. Значит, для первого случая нужен объект объёмом 59.13 тысяч кубических километров, а во втором 4.82 тысячи кубических километров. Если принять форму астероида за идеальный шар, то в первом случае понадобится астероид диаметром 48.33 километра, во втором 20.96 километра.
У вторых по распространённости астероидов класса S (17% известных) средняя расчётная плотность 2.71 грамм на кубический сантиметр, это означает диаметры астероидов 38.6 и 16.74 километра соответственно.
У третьих по распространённости астероидов класса М средняя расчётная плотность 5.32 грамм на кубический сантиметр, и это означает диаметры астероидов 30.82 и 13.38 километра.
Резюме: энергии, высвобождающейся при ударе астероида размером с те, что, предположительно, оставили крупнейшие известные кратеры на Земле, должно хватить на то, чтобы растопить полностью весь лёд в Антарктиде. Если это произойдёт, то случится катастрофически быстрый подъём уровня мирового океана на ~58 метров, и быстрый подъём самой Антарктиды, которая, как считается, просела под тяжестью льда на полкилометра. Резкое освобождение от этой тяжести, а также и сам удар могут спровоцировать массовое извержение антарктических вулканов, которые сегодня в большинстве своём скрыты подо льдом, и кто знает, сколько их там и насколько они мощные. В худшем случае рванёт один или несколько супервулканов, а то и начнётся трапповое извержение. Ещё одна неприятность - ударные волны, расходясь по планете, могут спровоцировать сейсмическую и вулканическую активность по всему миру, а сойдясь в противоположной точке, в Арктике, вызвать что-нибудь вроде траппового извержения или мощного землетрясения и там. Наконец, живность, которая, возможно, сохранилась в подлёдных озёрах, может попасть в мировой океан, и кто знает, что за организмы там будут, и как они повлияют на глобальную экосистему.
Впрочем, удар такой силы и сам по себе не подарок, куда бы он не пришёлся, ведь предполагается, что подобный удар, оставивший кратер земли Уилкса в Антарктиде, мог вызвать Великое Пермское вымирание, когда погибло 96% водных видов и 70% наземных. Массово вымирали даже насекомые, чего не было при других вымираниях.
Но есть и хорошие новости - в Антарктиде не велась разработка полезных ископаемых, и удаление ледяного щита сделает их доступными для добычи. А если астероид будет М класса, то он может здорово обогатить планету такими ценными металлами как золото, платина, палладий, иридий, не говоря уж о железе и никеле. Именно к этому классу относится знаменитая Психея, на которую облизываются энтузиасты добычи ресурсов на астероидах.
Удельная теплоёмкость льда при 0 градусов Цельсия 2.11 кДж/Кг*К, то есть надо передать килограмму льда 2.11 килоджоулей энергии, чтобы поднять его температуру на один градус Кельвина (и Цельсия). Чем холоднее лёд, тем ниже теплоёмкость, и при температуре льда -100 градусов Цельсия его теплоёмкость будет в 1.45 раз меньше. Температура льда в Антарктиде, как пишут, составляет -60 градусов Цельсия, однако на деле она может меняться в зависимости от места, времени и глубины. Для упрощения расчётов примем, что температура всего льда в Антарктиде составляет -100 градусов Цельсия (самые низкие зафиксированные температуры в Антарктиде чуть ниже -90 градусов Цельсия), а удельная теплоёмкость его - как при 0 градусов Цельсия. И значит, для достижения льдом точки плавления нужно увеличить температуру на 100 градусов Кельвина (и Цельсия). Нужно передать каждому килограмму льда в Антарктиде 211 кДж энергии, чтобы нагреть его от -100 до 0 градусов Цельсия. После этого надо передать килограмму льда его удельную энергию плавления, равную 333 кДж. Итого, на гарантированное плавление килограмма льда в Антарктиде надо 544 килоджоуля энергии, или 544*10^3 Джоулей.
Объём льда в Антарктиде оценивается в 30 миллионов кубических километров. Лёд несколько легче жидкой воды, но, опять же, для упрощения расчёта будем считать, что один кубометр льда весит одну тонну, как жидкая вода, или 10^3 кг. На то, чтобы его растопить, понадобится, соответственно, 544*10^6 Джоулей. В кубическом километре льда 10^9 кубометров. Миллион кубических километров - 10^15 кубометров. Тридцать миллионов - это 3*10^16 кубометров. Чтобы их растопить, понадобится 544*10^6*3*10^16 = 1632*10^22 = 1.632*10^25 Джоулей.
Для сравнения, астероид, оставивший кратер Чикшулуб на полуострове Юкатан 65-66 миллионов лет назад, предположительно был 10-15 километров в поперечнике, и при его падении выделилось "всего" 5*10^23 Джоулей. Считается, хотя и не всеми учёными, что этот удар привёл к Мел-Палеогеновому вымиранию, когда погибли динозавры. Однако кратер Чикшулуб - не самый большой на Земле, есть и сильно крупнее. А предположительный рекордсмен, кратер земли Уилкса, находится как раз подо льдом Антарктиды. Но пока ударное происхождение этой структуры не подтверждено. Считается, что если это ударный кратер, то оставивший его астероид был в шесть раз крупнее того, что оставил кратер Чикшулуб. Если его форма, плотность и скорость встречи с Землёй, а также и угол падения были такими же, то выделилось примерно 10^26 Джоулей, то есть в 6 раз больше чем нужно для того, чтобы растопить весь лёд в Антарктиде. Предполагаемый возраст кратера примерно соответствует Пермь-Триасовому вымиранию, наиболее смертоносному из всех известных. По другим данным, поперечник астероида был не 60, а 48 километров.
Средней скоростью, с которой каменюки входят в земную атмосферу, считается 20 километров в секунду, а максимальной 70 километров в секунду.
Из формулы кинетической энергии находим, что для первого случая понадобится объект массой 8.16*10^13 тонн, или 81.6 триллионов тонн. Для второго случая понадобится объект массой 6.66*10^12 тонн, или 6.66 триллионов тонн.
У наиболее распространённых астероидов C класса (75% известных) средняя расчётная плотность 1.38 грамм на кубический сантиметр, что означает 1.38 тонн на кубометр и 1.38*10^9 тонн на кубический километр. Значит, для первого случая нужен объект объёмом 59.13 тысяч кубических километров, а во втором 4.82 тысячи кубических километров. Если принять форму астероида за идеальный шар, то в первом случае понадобится астероид диаметром 48.33 километра, во втором 20.96 километра.
У вторых по распространённости астероидов класса S (17% известных) средняя расчётная плотность 2.71 грамм на кубический сантиметр, это означает диаметры астероидов 38.6 и 16.74 километра соответственно.
У третьих по распространённости астероидов класса М средняя расчётная плотность 5.32 грамм на кубический сантиметр, и это означает диаметры астероидов 30.82 и 13.38 километра.
Резюме: энергии, высвобождающейся при ударе астероида размером с те, что, предположительно, оставили крупнейшие известные кратеры на Земле, должно хватить на то, чтобы растопить полностью весь лёд в Антарктиде. Если это произойдёт, то случится катастрофически быстрый подъём уровня мирового океана на ~58 метров, и быстрый подъём самой Антарктиды, которая, как считается, просела под тяжестью льда на полкилометра. Резкое освобождение от этой тяжести, а также и сам удар могут спровоцировать массовое извержение антарктических вулканов, которые сегодня в большинстве своём скрыты подо льдом, и кто знает, сколько их там и насколько они мощные. В худшем случае рванёт один или несколько супервулканов, а то и начнётся трапповое извержение. Ещё одна неприятность - ударные волны, расходясь по планете, могут спровоцировать сейсмическую и вулканическую активность по всему миру, а сойдясь в противоположной точке, в Арктике, вызвать что-нибудь вроде траппового извержения или мощного землетрясения и там. Наконец, живность, которая, возможно, сохранилась в подлёдных озёрах, может попасть в мировой океан, и кто знает, что за организмы там будут, и как они повлияют на глобальную экосистему.
Впрочем, удар такой силы и сам по себе не подарок, куда бы он не пришёлся, ведь предполагается, что подобный удар, оставивший кратер земли Уилкса в Антарктиде, мог вызвать Великое Пермское вымирание, когда погибло 96% водных видов и 70% наземных. Массово вымирали даже насекомые, чего не было при других вымираниях.
Но есть и хорошие новости - в Антарктиде не велась разработка полезных ископаемых, и удаление ледяного щита сделает их доступными для добычи. А если астероид будет М класса, то он может здорово обогатить планету такими ценными металлами как золото, платина, палладий, иридий, не говоря уж о железе и никеле. Именно к этому классу относится знаменитая Психея, на которую облизываются энтузиасты добычи ресурсов на астероидах.