…aneb Ještě jednou k efektům po dopadu asteroidu Chicxulub
Posledním ze zhruba 70 miliard dní druhohorní éry (před 251,9 až 66,0 miliony let)[1] byl s trochou nadsázky onen osudný den, kdy dopadl zhruba desetikilometrový asteroid Chicxulub do oblasti tehdejšího Proto-Karibiku.[2] Nevíme s jistotou, zda se to stalo počátkem června a jak přesně takový dopad mohl vypadat, jisté ale je, že šlo nepochybně o kataklyzmatickou událost. V první polovině tohoto roku by měla vyjít moje skromná kniha, která se tomuto fantastickému fenoménu bude věnovat podrobně a poněkud fundovaněji, nyní si nicméně ještě jednou dovolím pokus o přibližnou rekonstrukci této přelomové a zcela zásadní události. Tentokrát se ale k místu dopadu poněkud více přiblížíme (ne jako v případě děje knihy Poslední dny dinosaurů, kde se aktéři ocitli asi 3300 kilometrů od epicentra dopadu)[3] a budeme ho sledovat ze vzdálenosti pouhých 400 kilometrů v pomyslné ochranné časoprostorové kapsli, která nás ochrání před jinak naprosto fatálními následky sledování dopadu z takového vzdálenosti. Pojďme si tedy zkusit prožít děsivé účinky dopadu v jakémsi hypotetickém, byť vědeckými poznatky poměrně dobře podloženém scénáři. Netušíme, jaká byla v době dopadu na západní polokouli v oblasti dnešního Mexického zálivu denní doba, tak pro tuto chvíli předpokládejme, že bylo například krásné ráno. To úplně poslední druhohorní ráno…
———
Stéla představující „pomník dinosaurů“, umístěná příhodně v městečku Puerto Chicxulub. Před 66 miliony let se právě na tomto místě odehrála jedna z nejkatastrofičtějších událostí v dějinách vyspělého rozvinutého života na Zemi. Kredit: Adamcastforth, Wikipedie (CC BY-SA 3.0)
———
Nacházíme se na jednom z ostrůvků, které budou jednou součástí karibského řetězce ostrovů, jako je například Kuba. Přes klidné vody Proto-Karibiku máme dobrý výhled na západ, kde se ve vzdálenosti zhruba tisíce kilometrů nachází jižní okraj kontinentu Laramidie, který stále obývají dinosauři jako Triceratops prorsus nebo Tyrannosaurus rex.[4] Náš ostrov naproti tomu obývá endemická fauna malých dinosaurů a jiných drobných obratlovců, nad hlavou nám občas přelétají obří ptakoještěři azdarchidé s mnohametrovým rozpětím křídel. Vzduch je svěží a ticho narušují jen občasné zvuky menších zvířat a zároveň i vlnek, narážejících kousek pod námi na pobřeží. Teplota už nyní překračuje 25 °C a ranní Slunce za našimi zády příjemně hřeje. Klidná scenérie však již nepotrvá dlouho. Po dvě noci v řadě jsme mohli sledovat zvětšující se světelný bod na obloze, který brzy svým jasem překonal i „večernici“, tedy planetu Venuši. Asi šest hodin před dopadem už blížící se planetka nevypadá jako bod, ale zvětší se do podoby jakéhosi malého měsíčního úplňku. Se změnou polohy vůči naší pozici a Slunci se objekt postupně přesouvá do zemského stínu, přičemž na chvíli vypadá jako srpek našeho souputníka. Pak zmizí z oblohy a ještě krátce to vypadá, jako by se nic zvláštního nemělo stát. Ale onen klid je pouhým tichem před nepředstavitelně zuřivou bouří…
———
Krátce před dopadem vstoupí asteroid do řídké svrchní části zemské stratosféry a začne se jevit jako stále jasnější koule bílé, oranžové a červené barvy. Při svém průletu stratosférou při rychlosti přes 20 kilometrů za sekundu se rozzáří natolik, že by přezařoval i odpolední Slunce. Ranní potemnělá obloha je najednou rozjasněna oslňujícím světlem. Trvá jen asi dvě sekundy, než si zářící masivní těleso prorazí cestu padesáti kilometry atmosféry. Po celou tu dobu je naprosté ticho, strašlivé vizuální efekty nedoprovází žádné burácení ani jiný silný zvuk. Objekt zmizí za obzorem a jeho gigantická kondenzační stopa pomalu ztrácí svoji oslepující zář. Jen o malý okamžik později se ale obloha na západě rozzáří jasněji, než za pravého poledne. Chicxulub právě dopadl. Po několika sekundách už můžeme sledovat zářící sférický útvar, rostoucí do gigantických rozměrů. Scéna připomíná děsivé divadlo jakéhosi zrodu nového Slunce na západní straně. Expandující sféra dosáhne horních vrstev atmosféry a přestává se rozpínat vzhůru. Její jas pomalu slábne a za převažujícího horizontálního rozpínání se začíná během několika minut podobat ohromnému atomovému hřibu, nesrovnatelně většímu, než jaké známe ze současnosti. Tento desítky kilometrů široký útvar je ozařován vycházejícím Sluncem a ukazuje se nám tak v celé své děsivé majestátnosti. Energie uvolněná při dopadu převyšuje energii atomové bomby od Hirošimy více než miliardkrát.[5]
———
Platí jednoduché pravidlo, že pokud jsme natolik blízko, abychom expandující sféru viděli, nemáte šanci uniknout. Zhruba za dvě minuty po dopadu se země pod našima nohama začíná otřásat. Už v této chvíli jsou všechny živé bytosti kolem nás buď mrtvé, nebo umírající. Zemětřesení podobné současnému průjezdu tisíce nákladních vlaků zvěstuje příchod katastroficky silných rázových vln, které smetou a usmrtí jakýkoliv zbývající život na ostrově. A to je teprve začátek. Po krátké chvíli ticha se dostavují zemětřesné vlny o síle až 11 stupňů na Richterově škále. Ty jsou silnější, než všechna zemětřesení v posledních 160 letech dohromady. Země osciluje s amplitudou výchylky mnoha desítek metrů, devastace ostrova tedy pokračuje s nepředstavitelnou razancí. Úkaz provázejí sesuvy a kamenné laviny, které však už nemají koho usmrtit. A ani to ještě není konec strašného divadla. Na dalších asi 20 minut zavládne v mrtvém a zničeném světě ticho, přerušované jen šploucháním vln, s děsivým obrazem masivního věžovitého oblaku nad místem dopadu. Náhle ale přichází ohromně silný akustický třesk, který by v této vzdálenosti dokázal snadno protrhnout ušní bubínky a způsobit okamžitou smrt. Po první zvukové „ráně“ z komprese vzduchu před letícím asteroidem dorazí i zvuková odezva samotného dopadu. Tyto přetlaky mají podobu hypertornád o rychlosti kolem 350 m/s. Komprese vzduchu vede také ke zvýšení teploty až na stovky stupňů Celsia. Všechno v okolí je doslova roztrháno a jakýkoliv hořlavý materiál okamžitě vzplane.
———
Mezitím se vysoko v atmosféře proměňuje šedočerný sloup v jakýsi „vulkanický kumulonimbus“, oblak podobný produktu enormně velkého supervulkánu. Tmavé a světlé oblasti jsou tvořeny především „pohořím“ materiálu a tisíci kubických kilometrů vyvržené horniny a vody z mělkého moře, kam asteroid dopadl. V okolí monumentálního sloupce je možné pozorovat záblesky a mocné bouře. Po několika dalších minutách se mračna vyvrženého materiálu již rozptýlila do širšího okolí a z nebe začíná padat zpět clona horkého materiálu, který rozžhaví atmosféru na stovky stupňů Celsia ještě tisíce kilometrů daleko.[6] V této vzdálenosti nedopadají jen menší sférule, ale i bloky horniny o velikosti domů. Ty vytvářejí po dopadu jakožto sekundární meteority vlastní početné krátery. V moři je jejich dopad doprovázen vzedmutím mohutných stěn vody. Obloha již mezitím zcela potemní částicemi prachu a zablokuje sluneční paprsky. A začíná pršet…přicházejí nepředstavitelně silné lijáky, které se nedají měřit v milimetrech za hodinu, ale v celých metrech. Šedočerné kapky ale mají viskózní podobu a jsou silně kyselé, navíc je z nich cítit síra.[7] Zdevastovaná krajina je nyní obalena tmavým páchnoucím bahnem a povrch je splachován na otevřené moře. Během pouhých několika desítek minut není z života, který zde existoval po miliony let, vůbec nic.
———
Animace zobrazující dopad asteroidu Chicxulub a následné formování kráteru. Intenzitu a rozsah celé události si lépe vybavíme při doplnění údajů o rozměrech. Prvotní kráter má průměr kolem 90 kilometrů, koncový potom dvojnásobek. Maximální hloubka kráteru na krátkou dobu asi dvojnásobně překonává hloubku rekordního vrtu, provedeného člověkem na ostrově Sachalin (12,3 km). Jen „balvany“ ležící na okrajích kráterových valů o výšce velehor mají několik kilometrů v průměru. Výsledný kráter by téměř přesně pokryl celou rozlohu Moravy se Slezskem. Kredit: David Fuchs, Wikipedie (CC BY 3.0)
———
A tehdy přichází další těžká rána – ze západu se valí obří tsunami, které vyvolal dopad asteroidu. Na pohled se zdá, že popírají samotné zákony fyziky, protože stále rostou vzhůru a brzy jsou jejich vrcholky několik stovek metrů vysoké.[8] Vlny smetou vše, co ještě na ostrově zbylo, několikrát se vrátí a nakonec svoji energii vyčerpají, zatímco v jiném směru budou pokračovat do světových oceánů ještě celé desítky hodin a zdevastují pobřeží prakticky všech kontinentů. Ačkoliv je to neuvěřitelné, toto byl pouze začátek potíží, které po dopadu nastaly – skutečně smrtícím se dopad stal až v dlouhodobém měřítku, s příchodem tzv. nukleární zimy a dalších průvodních efektů.[9] Popsaný děj by platil pro oblasti relativně blízké místu dopadu, na opačné straně planety samozřejmě tak výrazný okamžitý vliv impakt neměl. Přesto je představa o jeho síle téměř neuchopitelná – vždyť jen vzniklý kráter byl tak hluboký, že zasáhl až do oblasti Mohorovičićovy diskontinuity (hranice mezi zemskou kůrou a svrchním pláštěm) a na celá tisíciletí se i po částečném vyplnění materiálem ze zhroucených stěn stal nejdominantnějším fyzikálně-geografickým útvarem celé naší planety.[10] I po vyplnění kráteru kolosálními sesuvy a lavinami, které snížily výšku jeho okrajových valů nad úrovní moře z hodnoty typické pro Himálaje na nižší, byl kráter stále o polovinu hlubší než Mariánský příkop a téměř desetinásobně hlubší než Grand Canyon. Kdybychom vyvržený materiál ze dna Proto-Karibiku vyrovnali do krychle, jedna její strana by měřila přibližně celých 50 kilometrů. A energie uvolněná při dopadu by podle odhadů pokryla spotřebu elektrické energie celých Spojených států amerických na dobu dobrých 40 let…
———
Další údaje podle fyzikálních výpočtů: Podle programu Impact Earth za předpokladu, že asteroid měl 15 kilometrů v průměru (což odpovídá velikosti kráteru asi 150 km, ve skutečnosti je kráter Chicxulub ještě o třetinu větší), by ve vzdálenosti 400 kilometrů od místa dopadu byly efekty následovné (mírně se lišící od některých údajů v hlavním textu): Energie planetky před vstupem do atmosféry by dosahovala hodnoty 1,5 x 1024 J, po dopadu by se mohla změnit délka dne až o 8 milisekund. Viditelný průměr expandující sféry by v daném místě činil asi 216 kilometrů, jevila by se zhruba 120krát větší než sluneční disk. Hlavní zemětřesná vlna by k tomuto místu dorazila po 1,5 až 2 minutách, měla by sílu nejméně 10,8 stupně na Richterově škále, spíše ale vyšší. Po 5 minutách by dorazily padající vyvrženiny, jejichž střední průměr by v této oblasti činil ještě kolem 8 metrů. Maximální rychlost větru by stále přesahovala 1200 m/s (4320 km/h) a hluk hodnotu 130 dB. Tsunami by dorazila zhruba po 1,5 hodině a měla by výšku mezi 110 a 220 metry. Skutečně „poklidné“ křídové ráno… Více například viz odkaz http://impact.ese.ic.ac.uk/
———
Short English Summary: 66 million years ago a huge asteroid about 10 kilometers across blasted into what is now Mexican Gulf and Yucatán Peninsula and probably became the main cause of a disastrous K-Pg extinction event. Possible direct physical effects of this event are discussed here.
———
Odkazy:
http://www.chicxulubcrater.org/
http://www.lpi.usra.edu/science/kring/Chicxulub/
http://palaeo.gly.bris.ac.uk/Communication/Hanks/ind.html
———
Shonting, D., Ezrailson, C.: Chicxulub: The Impact and Tsunami, Springer Praxis Books 2016
———
[1] Viz odkaz http://www.stratigraphy.org/ICSchart/ChronostratChart2016-12.jpg
[2] Schulte, Peter (March 5, 2010). „The Chicxulub Asteroid Impact and Mass Extinction at the Cretaceous-Paleogene Boundary“. Science. 327: 1214–8. doi:10.1126/science.1177265
[3] Viz odkaz http://cs.wikipedia.org/wiki/Posledn%C3%AD_dny_dinosaur%C5%AF
[4] Pearson, D. A., Schaefer, T., Johnson, K. R., Nichols, D. J., & Hunter, J. P. (2002). Vertebrate biostratigraphy of the Hell Creek formation in southwestern North Dakota and northwestern South Dakota. Hartman et al., 145-167.
[5] Schulte, P.; et al. (5 March 2010). „The Chicxulub Asteroid Impact and Mass Extinction at the Cretaceous-Paleogene Boundary“. Science. 327 (5970): 1214–1218. doi:10.1126/science.1177265
[6] Robertson D. S., McKenna M. C., Toon O. B., Hope S., Lillegraven J. A. (2004). „Survival in the first hours of the Cenozoic“. GSA Bulletin. 116 (5–6): 760–768. doi:10.1130/B25402.1
[7] Ohno, S.; et al. (2014). „Production of sulphate-rich vapour during the Chicxulub impact and implications for ocean acidification“. Nature Geoscience. 7: 279–282. doi:10.1038/ngeo2095
[8] Bryant, Edward (June 2014). Tsunami: The Underrated Hazard. Springer. p. 178. ISBN 9783319061337
[9] Robertson, D. S., Lewis, W. M., Sheehan, P. M. & Toon, O. B. (2013). „K/Pg extinction: re-evaluation of the heat/fire hypothesis“. Journal of Geophysical Research: Biogeosciences. v. 118, 1-8, doi:10.1002/jgrg.20018
[10] Viz odkaz http://spiral.imperial.ac.uk/bitstream/10044/1/4211/1/Vermeesch-Morgan-08.pdf
———