Ποιες θα ήταν οι συνέπειες της πρόσκρουσης ενός αστεροειδούς μεσαίου μεγέθους για το παγκόσμιο κλίμα και την ζωή στην Γη; Επιστήμονες από το Ερευνητικό Κέντρο Φυσικής του Κλίματος (ICCP) στο Εθνικό Πανεπιστήμιο Pusan της Νότιας Κορέας προσπάθησαν να απαντήσουν σε αυτό το ερώτημα, με την βοήθεια προσομοιώσεων σε υπερυπολογιστή. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα της σχετικής έρευνας, οι τεράστιες ποσότητες σκόνης που θα εκτιναχθούν στα ανώτερα στρώματα της ατμοσφαίρας θα έχουν δραματικές επιπτώσεις στο παγκόσμιο κλίμα, την ατμοσφαιρική χημεία και την φωτοσύνθεση, προκαλώντας έναν «χειμώνα πρόσκρουσης» και επιφέροντας ισχυρό πλήγμα στα χερσαία και θαλάσσια οικοσυστήματα.

Οι περισσότεροι αστεροειδείς στο Ηλιακό μας σύστημα βρίσκονται στην Ζώνη των Αστεροειδών, ανάμεσα στις τροχιές του Άρη και του Δία, ακολουθώντας σταθερές ως επί το πλείστον τροχιές. Παρόλ’ αυτά, εξαιτίας της βαρυτικής τούς αλληλεπίδρασης με γειτονικούς πλανήτες, πολλοί αστεροειδείς έχουν εισέλθει σε τροχιές που τους φέρνουν σε μικρές αποστάσεις από τον πλανήτη μας. Αυτά τα «Κοντινά προς την Γη Αντικείμενα», γνωστά και ως NEO από τα αρχικά της αγγλικής τους ονομασίας (Near Earth Objects), έχουν τροχιές, το περιήλιο των οποίων βρίσκεται σε απόσταση μικρότερη των 1,3 ΑΜ (όπου η 1 ΑΜ ισούται με την μέση απόσταση της Γης από τον Ήλιο).

Αν και τα περισσότερα NEO δεν αποτελούν απειλή για τη Γη, οι πιθανότητες σύγκρουσης ορισμένων απ’ αυτά με τον πλανήτη μας, δεν είναι όσο αμελητέες θα θέλαμε. Ένα τέτοιο αντικείμενο είναι και ο αστεροειδής Bennu, με διάμετρο περίπου 500 m. Σύμφωνα με πρόσφατες μελέτες, η πιθανότητά του να συγκρουστεί με την Γη  τον Σεπτέμβριο του 2182 είναι περίπου 1 στις 2.700.

Κατά κανόνα η πρόσκρουση ενός αστεροειδούς έχει συγκεκριμένες άμεσες και δραματικές επιπτώσεις, ανάλογα με την σύνθεση,  μάζα και την ταχύτητά του βέβαια. Εάν η πρόσκρουση είναι χερσαία, οι επιστήμονες προειδοποιούν για την ολοκληρωτική καταστροφή της ευρύτερης περιοχής πρόσκρουσης, την πυροδότηση ακραίων πυρκαγιών και την ενεργοποίηση ισχυρών σεισμών. Εάν, αντιθέτως, ο αστεροειδής πέσει στην θάλασσα, που είναι και το πιθανότερο σενάριο δεδομένου ότι οι ωκεανοί καλύπτουν το 70% της γήινης επιφάνειας, οι άμεσες συνέπειες της πρόσκρουσης περιλαμβάνουν την πρόκληση γιγάντιων τσουνάμι και την απελευθέρωση τεράστιων ποσοτήτων υδρατμών.

Εκτός, όμως, από τις άμεσες επιπτώσεις, η συντριβή ενός αστεροειδούς στον πλανήτη μας μπορεί να ενεργοποιήσει και σημαντικές κλιματικές μεταβολές, εξαιτίας των τεράστιων ποσοτήτων σκόνης, άλλων αερολυμάτων και αερίων που θα εκτοξεύονταν στην ατμόσφαιρα.

Προκειμένου να προσδιορίσουν τις πιθανές συνέπειες της χερσαίας πρόσκρουσης ενός αστεροειδούς στο κλιματικό μας σύστημα, στα χερσαία φυτά και στο πλαγκτόν των ωκεανών, οι ερευνητές του ICCP προσομοίωσαν ένα σενάριο κατά το οποίο ο αστεροειδής που συντρίβεται στην επιφάνεια του πλανήτη μας έχει μεσαίο μέγεθος, της τάξης των 500 m, σαν κι αυτό δηλαδή του αστεροειδούς Bennu. Η συγκεκριμένη επιλογή έγινε διότι ο τρόπος που «αντιδρά» το παγκόσμιο κλίμα, καθώς και τα χερσαία και θαλάσσια οικοσυστήματα, στην εισροή σκόνης στην ατμόσφαιρα από την πρόσκρουση αστεροειδών μεσαίου μεγέθους δεν είχαν έως τώρα διερευνηθεί διεξοδικά. Οι προσομοιώσεις υλοποιήθηκαν με την βοήθεια του υπερυπολογιστή Aleph στο Ινστιτούτο Θεμελιώδους Επιστήμης (IBS) του Πανεπιστημίου Pusan και η σχετική έρευνα δημοσιεύτηκε στο επιστημονικό περιοδικό Science Advances.

Βασικό εύρημα των προσομοιώσεων είναι ότι η εισροή σκόνης της τάξης των 100-400 εκατ. τόνων στα ανώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας μπορεί να προκαλέσει δραματικές διαταραχές στο κλίμα, την ατμοσφαιρική χημεία και την παγκόσμια φωτοσύνθεση. Η κλιματική επίδραση των αερολυμάτων σκόνης εξαρτάται κυρίως από την συνολική τους ποσότητα που διαχέεται  στην ατμόσφαιρα καθώς και από τον χρόνο που θα παραμείνουν εκεί. Και στα 4 σενάρια, κατά τα οποία εγχέονται στην ατμόσφαιρα 100, 200, 300 και 400 εκατ. τόνοι νανοσωματιδίων σκόνης, σχεδόν το 90% της συγκέντρωσης τους παραμένει στην ατμόσφαιρα για σχεδόν 1 έτος. Κατά το δεύτερο έτος, ωστόσο, όλο και μεγαλύτερες ποσότητες «καθιζάνουν» από την ατμόσφαιρα, ώσπου τελικά η αρχική τους συγκέντρωση μειώνεται σε ποσοστό μικρότερο του 10%, 2 χρόνια μετά την πρόσκρουση.

Στο δυσμενέστερο σενάριο, που αφορά στην «έγχυση» 400 εκατ. τόνων σκόνης στην ατμόσφαιρα, η επακόλουθη μείωση της ηλιακής ακτινοβολίας που φτάνει στην γήινη επιφάνεια, θα έχει ως αποτέλεσμα την μείωση της μέσης επιφανειακής θερμοκρασίας του πλανήτη έως και 4˚C, για περισσότερα από 4 χρόνια μετά την πρόσκρουση, οδηγώντας σ’ αυτό που ονομάζεται «χειμώνας πρόσκρουσης» (impact winter). Η μείωση αυτή είναι συγκρίσιμη με εκείνη που προκλήθηκε από την έκρηξη του ηφαιστείου Τόμπα πριν από 74.000 χρόνια, και ειδικότερα από την έκλυση τεράστιων ποσοτήτων διοξειδίου του θείου. Στα ευρήματα της έρευνας περιλαμβάνεται η μείωση στη μέση παγκόσμια βροχόπτωση κατά 15%, καθώς και καταστροφή του όζοντος που μας προστατεύει από την υπεριώδη ακτινοβολία, σε ποσοστό που αγγίζει το 32%.

Η έλευση ενός παγκόσμιου χειμώνα πρόσκρουσης «θα παρείχε δυσμενείς κλιματικές συνθήκες για την ανάπτυξη των φυτών, οδηγώντας σε μια αρχική μείωση της φωτοσύνθεσης κατά 20-30% στα χερσαία και θαλάσσια οικοσυστήματα. Αυτό θα προκαλούσε πιθανότατα μαζικές διαταραχές στην παγκόσμια επισιτιστική ασφάλεια», λέει σχετικά ο Lan Dai, μεταδιδακτορικός ερευνητής στο ICCP και κύριος συγγραφέας της μελέτης.

Όταν, ωστόσο, οι ερευνητές ανέλυσαν τα δεδομένα των ωκεάνιων μοντέλων από τις προσομοιώσεις τους, διαπίστωσαν με έκπληξη ότι η ανάπτυξη του πλαγκτού παρουσίαζε εντελώς διαφορετική συμπεριφορά. Σε αντίθεση με την ταχεία μείωση και την αργή διετή ανάκαμψη των φυτών στην ξηρά, το πλαγκτόν στους ωκεανούς είχε ήδη ανακάμψει μέσα σε 6 μόλις μήνες, ενώ στην συνέχεια αυξήθηκε ακόμη περισσότερο, σε επίπεδα που δεν παρατηρούνται καν υπό κανονικές κλιματικές συνθήκες.

«Κατορθώσαμε να εντοπίσουμε αυτή την απροσδόκητη αντίδραση στη συγκέντρωση σιδήρου στη σκόνη», εξηγεί ο καθηγητής Axel Timmermann, διευθυντής του ICCP και συν-συγγραφέας της μελέτης. Ο σίδηρος αποτελεί βασικό θρεπτικό συστατικό για τα φύκη, αλλά σε ορισμένες περιοχές, όπως ο Νότιος Ωκεανός και ο ανατολικός τροπικός Ειρηνικός, η φυσική του αφθονία είναι πολύ χαμηλή. Ανάλογα με την περιεκτικότητα σε σίδηρο, τόσο του ίδιου του αστεροειδούς, όσο και του χερσαίου υλικού που εκτοξεύεται στη στρατόσφαιρα, οι φτωχές σε θρεπτικά συστατικά περιοχές μπορούν να εμπλουτιστούν με βιοδιαθέσιμο σίδηρο, ο οποίος με τη σειρά του πυροδοτεί μία πρωτοφανή εξάπλωση φυκών, ιδίως μάλιστα εκείνων που είναι πλούσια σε ενώσεις πυριτίου και είναι γνωστά ως διάτομα.

Καθώς δηλαδή η πλούσια σε σίδηρο σκόνη που εκλύεται από την συντριβή του αστεροειδούς βυθίζεται αργά στον ωκεανό, προκαλεί μια εκρηκτική εξάπλωση του φυτοπλαγκτού, η οποία θα μπορούσε να συμβάλει στην ανακούφιση της διαφαινόμενης παγκόσμιας επισιτιστικής κρίσης που θα προκληθεί από τη μείωση της χερσαίας παραγωγικότητας, τουλάχιστον για αρκετά χρόνια μετά τη σύγκρουση, εξηγεί περαιτέρω ο Timmermann.

Οι ερευνητές παραδέχονται ότι το μοντέλο τους έχει ορισμένους εγγενείς περιορισμούς. Για παράδειγμα, τα σύγχρονα κλιματικά μοντέλα δεν έχουν σχεδιαστεί και βελτιστοποιηθεί για να προσομοιώνουν τις επιπτώσεις της μαζικής εισροής αερολυμάτων στην ατμόσφαιρα. Επιπλέον, οι ερευνητές επικεντρώθηκαν μόνο στη σύγκρουση του αστεροειδούς με τη χερσαία επιφάνεια της Γης, που προφανώς είναι λιγότερο πιθανή από την πτώση του στον ωκεανό.

Τέλος, εκτός από τα νανοσωματίδια σκόνης που εξετάστηκαν σε αυτή τη μελέτη, οι μελλοντικές έρευνες θα πρέπει επιπλέον να εστιάσουν στις εκπομπές αιθάλης από τις πυρκαγιές, καθώς και το θείο και το CO2, τα οποία απελευθερώνονται κατά την εξαέρωση των πετρωμάτων στην περιοχή της πρόσκρουσης: «εάν ληφθούν υπόψη τα σωματιδια αιθάλης και το θείο, ο χειμώνας πρόσκρουσης θα ενταθεί και θα παραταθεί. Οι εκπομπές CO2, αντιθέτως, θα μπορούσαν να προκαλέσουν μακροπρόθεσμη αύξηση της θερμοκρασίας μετά την πρόσκρουση», καταλήγουν.

Πηγή: How would an asteroid strike affect life on Earth? – Physics World

Φωτογραφία: Καλλιτεχνική αναπαράσταση αστεροειδούς, λίγο πριν την σύγκρουσή του με την Γη (Credit: Pixabay).

Χρησιμοποιώντας το διαδραστικό πρόγραμμα Earth Impact Effects μπορείτε να εκτιμήσετε εύκολα τις περιφερειακές περιβαλλοντικές συνέπειες της πρόσκρουσης ενός αστεροειδούς. Απλά συμπληρώστε τα σχετικά πεδία (π.χ. τοποθεσία πρόσκρουσης, μέγεθος αστεροειδούς κ.λπ.) και το πρόγραμμα θα εκτιμήσει την κατανομή των εκτοξευόμενων θραυσμάτων, την ένταση της σεισμικής δόνησης, το ατμοσφαιρικό ωστικό κύμα, τις θερμικές επιπτώσεις της πρόσκρουσης, καθώς και το μέγεθος του κρατήρα πρόσκρουσης:

Earth Impact Effects Program

π