Celosvětová intenzita exploze při dopadu asteroidu byla ekvivalentní kinetické energii tělesa, která je definována jako polovina jeho hmotnosti násobená čtvercem jeho rychlosti. Hmotnost asteroidu (odhadovaná na základě množství rozptýleného iridia ve vrstvě K-Pg) přitom činila řádově biliony tun (podle některých odhadů mělo těleso o objemu 2 600 km3 hmotnost přibližně 8 bilionů tun), zatímco jeho rychlost, jak vyplývá z mechaniky oběhu těles ve Sluneční soustavě, dosahovala asi 15 až 25 km/s (54 000 až 90 000 km/h).
Rychlejší než výstřel
To je rychlost asi padesátkrát větší než rychlost náboje vylétajícího z hlavně běžné pistole. A touto rychlostí se pohybovalo těleso o velikosti pozemské velehory. Výsledná uvolněná energie při dopadu a impaktní explozi pak vychází na extrémní hodnotu řádově asi 1024 joulů. Toto číslo asi většině lidí s výjimkou fyziků dobrou představu neposkytne, proto je vhodné si jej přiblížit jinak. Jde například o stejnou energii, kterou naše planeta v podobě tepla vyzáří za celé jedno tisíciletí. Podle jiného údaje jde o množství energie, které by vystačilo celé současné lidské civilizaci na dobu mnoha desítek let. Ještě děsivější je přirovnání k obávaným jaderným zbraním – přibližně 100 milionů megatun trinitrotoluenu (TNT) odpovídá zhruba 10 000násobku explozivní energie celosvětového jaderného arsenálu z období vrcholící Studené války a překonává nechvalně proslulou hirošimskou atomovou bombu asi sedmmiliardkrát. Hypotetické porovnání také ukazuje, že při dopadu bylo uvolněno asi dvoumilionkrát víc energie než při odpálení vůbec nejsilnější vodíkové pumy zvané Car-bomba.
Vědci spočítali, že uvolněná energie z dopadu na konci křídy by se dala rozložit po celém povrchu naší planety tak, že na každý kilometr čtvereční by připadlo neuvěřitelných deset atomových bomb z Hirošimy. V místě dopadu dosáhne hodnota tlaku asi 10 GPa (100 000 atmosfér), což odpovídá plošné hmotnosti zhruba 100 tun na čtvereční centimetr (jde o téměř stokrát vyšší hodnotu, než s jakou se setkáváme v podobě hydrostatického tlaku na dně Mariánského příkopu). Podle jiných odhadů, provedených na základě výzkumu zirkonu ve vrtných jádrech z kráteru Chicxulub, je to dokonce 17,5 až 25 GPa.
Střed obřího kráteru Chicxulub se dnes nachází v blízkosti příbřežního městečka Chicxulub Puerto na cípu Yukatánského poloostrova.
Není tedy divu, že vůbec nic živého v okolí stovek až tisíců kilometrů od místa dopadu nemělo šanci přežít okamžité účinky této katastrofické události. Při této masivní explozi bylo navíc do atmosféry vymrštěno sotva představitelných 1017 kg materiálu z terčové oblasti dopadu. V jediném okamžiku bylo také do atmosféry uvolněno kolem 300 gigatun síry a 400 gigatun oxidu uhličitého. Ochranná vrstva atmosféry byla tehdy zčásti doslova „vystřelena“ pryč. A i to byl teprve začátek.
Rychlá zkáza
Hned po nárazu oslepuje všechny živočichy s očima v širokém okolí intenzivní záření. Vzniklá záře je postupně pozorovatelná až do vzdálenosti kolem 5 000 kilometrů na všechny strany od místa dopadu. Rychlostí 330 metrů za sekundu se také šíří jeden z nejhlasitějších zvuků, které kdy na Zemi zazněly. Atmosférická disturbance po dopadu zahájila svoji všesměrnou expanzi rychlostí odpovídající té, kterou se přiřítil samotný asteroid, tedy možná až přes 20 km/s.
Tato rázová vlna smetla a rozdrtila všechno, co se jí dostalo do cesty. Původní omračující rychlost desítek kilometrů za sekundu však brzdným efektem atmosféry poměrně rychle ztrácela a zhruba po deseti minutách (kdy vlna dorazila všemi směry do vzdálenosti asi 500 kilometrů od epicentra dopadu) už klesla rychlost tohoto smrtícího vichru pod hranici rychlosti zvuku (tedy přibližně na 1 000 km/h). Podle dalších výpočtů pak asi za hodinu od dopadu dosáhla rázová vlna všesměrné vzdálenosti zhruba 1 000 kilometrů, přičemž se ještě stále pohybovala rychlostí nejsilnějších známých pozemských hurikánů, tedy až několika stovek kilometrů v hodině.
Protože se ale při expanzi vytvořilo v centru kráteru vakuum, impaktní hurikány se po čase obrátily a daly se na další destruktivní cestu, tentokrát zpátečním směrem. Je téměř jisté, že minimálně do vzdálenosti 1 800 kilometrů už krátce po dopadu neexistoval jediný stojící strom nebo živý dinosaurus (či jakýkoliv jiný živočich, pokud se nedokázal ukrýt pod zemí, ve skalách a jeskyních nebo pod hladinou dostatečně hluboké vody). Extrémně silný akustický tlak zase zabíjí všechny živé tvory v mořích, a to na vzdálenost stovek nebo i tisíců kilometrů.
Dinosaurům by v blízkosti dopadu planetky nepomohl ani protiatomový kryt |
Horko a pak zima
Tepelná vlna, šířící se od místa dopadu rychlostí světla, prakticky okamžitě zabíjí jakýkoliv živý organismus, který se nachází dostatečně blízko na to, aby mohl pozorovat nad horizontem rostoucí plazmový oblak. Této smrtící vlně trvá pouhou tisícinu sekundy, než zahubí veškeré nechráněné organismy ve vzdálenosti stovek kilometrů. Objekt o velikosti zmiňovaného asteroidu, letící nejméně desetkrát rychleji než zvuk, navíc po nárazu způsobí, že se pevná zemská kůra v místě dopadu začne chovat jako kapalina. Obří kráter, jehož okraje na dobu desítek sekund až jednotek minut přesáhnou výšku vrcholků dnešního Himálaje a svojí plochou 25 500 km² se vyrovná celé Moravě se Slezskem, je v základu dotvořen za pouhých asi pět až deset minut.
Vracející se materiál, vyvržený při dopadu, se v nižších vrstvách atmosféry krátkodobě (snad po dobu několika minut) zahřívá svým kolektivním třením natolik, že extrémně zvyšuje teplotu atmosféry. Oblak plynu, prachu a úlomků horniny stoupá vysoko do horních vrstev atmosféry. Má podobu mohutného temného sloupu, proti kterému jsou i ty největší atomové „hřiby“ jen načechraným obláčkem. Teplota v jeho okolí dosahuje asi 8 500 až 20 000 °C a je vidět nejdříve stovky a později i tisíce kilometrů daleko. Do vzdálenosti 800 kilometrů od dopadu se teplota zvyšuje na 100 až 260 °C (nebo dokonce 300 až 400 °C), tedy víc, než kolik je například v kuchyňské troubě. Žhavý oblak plný prachu se zpočátku žene od místa nárazu závratnou rychlostí 2,3 km/s (8 280 km/h). Teplota plazmatu při provedených laboratorních experimentech činila v čase 0,2 mikrosekundy po impaktu asi 18 000 K, extrémně rychle však klesala (na zhruba 6 900 K po dalších 4 mikrosekundách).
Tlak v tomto místě byl na začátku expanze odhadnut asi na 103 barů, po uplynutí 0,2 mikrosekundy však už klesl na pouhé 3 bary a po uplynutí času 4,2 mikrosekundy poklesl přibližně na 0,1 baru. Pro život v relativní blízkosti k místu dopadu už však samozřejmě bylo příliš pozdě. Dochází ke globálním požárům, likvidujícím vegetaci na velkých plochách. Teplota ve vyšších vrstvách atmosféry stoupne krátkodobě (snad na dobu několika hodin) až na 1 500 °C, u povrchu činí, jak už bylo uvedeno, asi desetkrát méně. Rozsáhlé požáry snad jen během několika desítek hodin téměř zcela sežehnou veškerou nechráněnou pevninskou biomasu.
Tyto čtyři kroky vedly k vyhubení dinosaurů |
Okamžitě po dopadu asteroidu došlo k jeho takřka úplnému vypaření, stejně jako k okamžitému vyvržení asi 200 000 krychlových kilometrů horniny z místa dopadu. Právě to může pro biosféru představovat nejvíce smrtící efekt tohoto dopadu. Do vzdálenosti 1 500 až 4 000 kilometrů je téměř okamžitě zapálena veškerá vegetace a zcela zničena je nejméně do vzdálenosti 500 až 1 000 kilometrů od místa dopadu. Novější propočty ukazují, že vegetace mohla vzplát do vzdálenosti 2 500 km v řádu pouhých minut. To je zhruba stejné, jako kdyby se dopad odehrál v portugalském Lisabonu a zanedlouho vzplály například ještě všechny stromy v Praze.
Vlna závratného žáru, uvolněná při impaktu, se pohybuje rychlostí přes 300 m/s, s narůstající vzdáleností však její rychlost rapidně klesá. Rychlost větru mnohde dosahuje hodnot přes 70 m/s, a to až do doby zhruba jedné hodiny po dopadu, kdy se kruh rázové vlny rozptyluje zhruba ve vzdálenosti 1000 kilometrů od místa dopadu. Bezmála tři sta metrů vysoké vlny tsunami, pohybující se rychlostí asi 0,5 km/s za několik hodin zpustoší všechna blízká pobřeží do vzdálenosti desítek kilometrů. V tuto chvíli už výrazně potemnělo, rozptýlený prach zakryl sluneční svit (pokud je na západní polokouli právě den) a atmosférické plyny začíná v „prostřeleném“ tunelu v atmosféře nahrazovat vodní pára a další evaporáty. Troposféra se náhle podobá zastíněnému skleníku. Daleko od místa dopadu prší rozžhavené kusy horniny, impaktní sférule, uhlíkové cenosféry a tektity, které zapalují vše, co dosud ještě nevzplálo. Mnohé doletí do vzdálenosti mnoha tisíců kilometrů, některé jsou dokonce vymrštěny do vesmíru.
Drobně kulovité částečky (sferule), které vytvořilo teplo při nárazu meteoritu na dnešním Yukatánu.
Větší než výbuch všech atomových zbraní
Podle odhadů měl dopad planetky Chicxulub asi 10 000krát větší kinetickou energii, než jakou by uvolnila společná exploze všech atomových zbraní, potřebných k rozpoutání nukleární zimy, jak ji předpovídal v roce 1983 americký astronom a popularizátor vědy Carl Sagan. Vědecká studie Sagana a jeho spolupracovníků jasně demonstrovala možné zhoubné účinky globálního jaderného konfliktu, ani ty by se ale zdaleka neblížily peklu, které nastalo na konci křídy. Šlo o explozi natolik kolosální, že zhruba 20 % z celkového objemu vyvrženin v podobě sazí a menších částeček prachu mohlo zůstat v atmosféře po celé roky nebo dokonce desetiletí.
Chicxulubský kráter je stále předmětem vědeckého zkoumání.
Je možné, že se proto tvořily nesmírně mohutné systémy tlakových níží, které roznášely prach a saze po povrchu celé planety. Prachové a písečné bouře, které se snad tehdy mohly rozpoutat, si dnes sotva umíme představit. Rapidní snížení průměrné globální teploty o zhruba 25 až 40 °C také přineslo ohromně silné a prudké přívalové deště, zatímco ve vyšších zeměpisných šířkách se objevily blizardy (silné suché a ledové větry) a sněhové bouře kontinentálního rozsahu, které možná pokryly zemi i několikametrovou vrstvou sněhu za den.
Zní vám to jako výplod bujné fantazie nebo scénář jakéhosi hollywoodského katastrofického filmu s vysokým rozpočtem? Dostupné důkazy v podobě sedimentárního a fosilního záznamu, stejně jako zpřesněné fyzikální výpočty, takovému průběhu událostí opravdu nasvědčují. Je skutečně s podivem, že peklo před 66 miliony let přibližně čtvrtina tehdejších druhů přežila.
Článek vznikl pro Dinosaurusblog Vladimíra Sochy a byl redakčně upraven. Původní verzi včetně bohatého odkazového rejstříku najdete zde.
