Zahlavi

Jak určit směr, z něhož přiletěl asteroid? Napoví gravitační svatozář

06. 01. 2021

Dostupnými metodami sice není možné stanovit, odkud přesně ze Sluneční soustavy těleso přiletělo, ale pomocí takzvané gravitační svatozáře vědci dokážou zjistit, jakým směrem se pohybovalo v atmosféře Země. Tak se dá ve zkratce popsat metoda, která umožňuje odhadnout směr dopadu impaktoru, tedy asteroidu, komety či jejího úlomku na naši planetu. Referoval o ní prestižní časopis Planetary and Space Science. Na výzkumu se podílel Jaroslav Klokočník z Astronomického ústavu AV ČR.

V Arizoně, v poušti Painted Desert, se nachází pozoruhodný kráter. V průměru má víc než kilometr a způsobil ho asteroid o velikosti tří autobusů. Jedná se o jeden z nejzachovalejších kráterů na světě a dnes je oblíbeným návštěvním cílem turistů. Před padesáti tisíci lety se ale na tomto místě odehrávala zdrcující katastrofa. Náraz zmíněného asteroidu o rychlosti skoro třináct kilometrů za sekundu měl energii srovnatelnou se sedmi sty atomovými bombami svrženými na Hirošimu.


Kráter v arizonské poušti Painted Desert

Na Zemi přitom najdeme obtisky po ještě mnohem větších srážkách. Dopad asteroidu na severu dnešního Yukatánu, který vytvořil kráter s názvem Chicxulub o průměru zhruba dvě stě kilometrů, přinesl konec druhohor a začátek třetihor. Hypotetický megakráter ve východní Antarktidě o průměru asi pět set padesát kilometrů měl podle některých vážně míněných a publikovaných názorů před dvěma sty padesáti miliony let oddělit prvohory od druhohor a Antarktidu od Austrálie. Drobná tělesa jako meteory a bolidy shoří úplně nebo z větší části v atmosféře. Případný zbytek dopadne kolmo dolů na povrch. Velká tělesa ale nic nezabrzdí.

Z jakého směru přistály?
Odkud obří asteroidy v minulosti přesně přiletěly, se dosud neví. Občas směr příletu impaktoru prozradí eliptický tvar vytvořeného kráteru. Platí to v případě velmi šikmého dopadu. Může to ale mást, protože elipsu dokáže vykouzlit i následná tektonická činnost. Příkladem je velký kanadský kráter Sudbury Basin. Takže tudy cesta určení směru dopadu vede jen výjimečně.

Pomoci nyní může metoda využívající úhly napětí, kterou vypracovali Jaroslav Klokočník a Aleš Bezděk z Astronomického ústavu AV ČR, Günther Kletetschka z Univerzity Karlovy a Jan Kostelecký z Technické univerzity Ostrava. Jedná se o jeden z gravitačních aspektů, které na rozdíl od běžných tíhových anomálií sdělují více detailů o hustotě pod zemským povrchem, aniž by bylo potřeba do něj kopat. Využívají se přitom družicová i pozemská měření.

Úhly napětí změní po zásahu tělesa svůj původní směr a nastaví se kolmo k dopadu. Dál od kráteru bývají směry úhlů napětí chaotické, v bezprostředním okolí kráteru a uvnitř něj učesané do jasně daných směrů. Kolem kráteru se vytvoří „gravitační svatozář“. Vědci dokážou změřit okolí kráteru až do vzdálenosti deseti kilometrů.

Úhly napětí kolem kráteru Chicxulub spolu s pásmem cenote – velkých a většinou hlubokých děr ve zdejším vápenci vyplněných vodou 

Energie impaktoru mění charakteristiky gravitačního pole. Díra kráteru má negativní tíhovou anomálii, to znamená nedostatek hmoty či její nižší hustotu vůči okolí. Lem kolem kráteru, popřípadě středový pík, nese naopak pozitivní anomálii. Také další gravitační aspekty citlivé na jemné gravitační změny blízko povrchu vykazují výjimečné hodnoty. Vědci se tyto anomálie naučili sledovat na známých kráterech jak na Zemi, tak na Měsíci.

Na místě výbuchu může dojít díky obrovskému okamžitému tlaku k „alchymistické přeměně“ místních hornin. Když jsou bohaté na uhlík, stanou se z nich diamanty. Průmyslové diamanty se těžily například v kráteru Popigaj (průměr asi sto kilometrů) na Sibiři v tehdejším sovětském gulagu. V Sudbury Basin výbuch vynesl užitečné minerály z hloubky k povrchu a dnes se tam také těží. Ostatně asi polovina impaktních kráterů v Severní Americe poskytuje ekonomicky významné minerály. V širokém okolí obřího kráteru Chicxulub na severu a západě Yukatánu se pro změnu těží ropa.

Další plány
Metoda úhlů napětí se v astronomii zatím nepoužila, vědci ji ale úspěšně aplikovali v jiných oblastech. Například pro vyhledávání ropy, plynu a podzemní vody včetně paleojezer (aplikace v archeologii). „Učili jsme se, jak vypadá typický signál různých geologických útvarů, zkoumali jsme subglaciální sopky, jezera, krátery, ale také kráter na dně moře nebo paleojezera na Sahaře,“ doplňuje Jaroslav Klokočník.

A co chystá zmíněná skupina vědců do budoucna? „Zabýváme se paleojezery v Egyptě s archeologickým výstupem, krátery a moři na Měsíci a možností detekce vody na Měsíci,“ říká Jaroslav Klokočník z Astronomického ústavu AV ČR.

Další informace o výzkumu Jaroslava Klokočníka se dozvíte v dřívějším článku na našem webu Čeští vědci potvrdili existenci impaktních kráterů v Grónsku a v článku Neviditelné sopky. Jak se hledají sopky pod ledem a na Marsu? v našem časopise A / Věda a výzkum 1/2018.

Připravil: Jan Klika, Divize vnějších vztahů SSČ AV ČR
Foto: Shutterstock, Planetary and Space Science