Komeetta- ja asteroiditörmäykset

Nykyisin vallitsevien käsitysten mukaan mukaan suunnilleen kerran 100 000 vuoden aikana maapalloon iskeytyy sen kokoinen kappale, että noin 1/4 eläinlajeista kuolee.

Keskimäärin kerran vuosisadassa maapalloon törmää sen verran suuri meteori, että se aiheuttaa paikallista tuhoa. Viimeksi näin kävi kesäkuun 30. päivän aamuna vuonna 1908 Tunguskassa, Siperiassa. Onkin siis vain ajan kysymys, milloin seuraava suurempi meteori iskee. Tunguskassa ilmakehään syöksyneen kappaleen halkaisijan arvioitiin olleen noin 50 metriä ja sen aiheuttama räjähdys kaatoi metsää 2000 neliökilometriä. Törmäyksestä aiheutuneet jäljet ovat vieläkin nähtävissä. Se lienee ollut useista pienistä kappaleista koostunut ns. minikomeetta.

Lisäksi joka vuosi maapallon ilmakehään syöksyy useita kappaletta, jotka ovat noin reilun kymmenen metrin kokoisia. Tämän kokoiset ja sitä pienemmät kappaleet kuitenkin onneksi räjähtävät ilmakehässä. Myös suuremmat, mutta löyhästi yhteen liittyneet kappaleet (esim. komeetan kappaleet) räjähtävät ilmakehässä.

Hyvä esimerkki näistä "vaarattomista" kappaleista saatiin 23. huhtikuuta 2001, kun Los Alamosiin sijoitettu ydinräjäytyksiä kuunteleva asema havaitsi Kalifornian luoteispuolella Tyynellä merellä ilmakehään syöksyneen meteorin. Ilmeisesti kukaan ei meteoria nähnyt, mutta tutkijat kuitenkin arvioivat sen olleen halkaisijaltaan useita metrejä.

Tällainen kuunteluasema on yksinkertaisesti infraäänille herkkä mikrofoni ja sen apulaiteet. USA:lla ja Saksalla on käytössään useita kuunteluasemia. Asemien alkuperäinen tarkoitus on valvoa ja paljastaa ilmakehässä mahdollisesti tehtäviä ydinräjäytyksiä. Ydinräjäytyksissä syntyy erittäin pitkäaaltoisia ääniä, joita korvin ei voi kuulla. Mikrofoni on oikeastaan erittäin herkkä ilmapuntari, sillä se reagoi vain riittävän matalataajuisiin ääniin. Infraääniä syntyy myös meteorien syöksyessä ilmakehään.

Tiedemiehet ovat yksimielisiä asiasta, ettei ole kysymys siitä, törmääkö meihin avaruudesta vuorenjärkäle, vaan siitä, koska se tapahtuu.

Mitä ilmaisu "uhkaa törmätä" useimmiten tarkoittaa?

Heinäkuussa 2002 tiedotusvälineissä uutisoitiin brittiläisten astronomien ilmoitus, jonka mukaan olisi uhka, että asteroidi 2002 NT7 saattaisi iskeytyä maapalloon tuhoisin seurauksin 1. helmikuuta 2019. Uutisen sanamuoto oli kuitenkin siksi puutteellinen, että se aiheutti vastaanottavan yleisön keskuudessa hysteriaa.

Ei ole selvää, lähtikö uutinen puutteellisena jo astronomeilta vai lyhennettiinkö uutista uutistoimistojen toimesta, jolloin monia tärkeitä seikkoja jäi mainitsematta. Kuten se, että törmäyksen todennäköisyys on erittäin pieni. Päävoiton saaminen lotossa on huomattavasti todennäköisempää kuin asteroiditörmäys.

Uutisia joudutaan lyhentämään usein rajustikin tilanpuutteen vuoksi tai joskus myös siksi, että etenkin iltapäivälehdet yrittävät lisätä myyntiään joskus hyvinkin arveluttavalla tavalla.

Kun siis kerrotaan, että joku asteroidi "uhkaa törmätä" Maahan, se yleensä kuitenkin tarkoittaa, että sen rata leikkaa Maan radan tai se menee melko läheltä maapalloa, ja se luokitellaan siksi uhkaavaksi asteroidiksi (PHA). Ilmaisulla "uhkaa törmätä" tarkoitetaan aivan eri asiaa kuin ilmaisulla "törmää", mikä kannattaa pitää mielessä.

Maan ohi on kautta aikain pyyhältänyt kenties tuhansittain asteroideja ja isoja meteoroideja, eikä niistä ole tiedetty sen kummemmin ennen kuin vasta viime aikoina. Kaikki Maata uhkaavat isot eli yli kilometrin kokoiset asteroidit on tarkoitus saada kartoitetuksi viimeistään ensi vuosikymmenen aikana.

PHA - Potentially Hazardous Asteroids

Tiedepiireissä maapallon läheisyyteen tulevia asteroideja kutsutaan lyhenteellä PHA, joka tulee englanninkielisistä sanoista Potentially Hazardous Asteroids (mahdollisesti vaaralliset asteroidit). Kaikki asteroidit, jotka tulevat 0,05 AU etäisyyttä lähemmäs maapalloa ja joiden koko on yli 150 m, luokitellaan PHA-ryhmään kuuluviksi. Etäisyys on noin. 20 kertaa Kuun etäisyys eli noin 7.5 miljoonaa km.

Asteroidi 1999 AN10, joka kuuluu PHA-ryhmään, Palomar Digital Sky Survey:n kuvassa tammikuun 26. 1955. Himmeä viiva on asteroidin jättämä jälki. Kuvan kontrastia on paranneltu.

Tähän mennessä kaikkien aikojen lähin asteroidin ohitus tapahtui 9. joulukuuta 1994, kun asteroidi 1994 XM1 ohitti maapallon ainoastaan 1/3 Kuun etäisyydestä eli runsaan 112 000 km:n etäisyydeltä.

Tuoreimmat arviot noin 0.5 - 1 km kokoista PHA-asteroideista ovat kasvaneet jo yli tuhannen. Scott Stuart, joka työskentelee MIT:n LINEAR projektissa, on arvioinut, että tappaja-asteroideja on ainakin 1100 kappaletta. Vuoden 2001 alkupuolella ilmoitettu uhkaavien asteroidien määrä perustuu Hawaiin observatoriossa tehtyihin havaintoihin. Stuartin laskelmat perustuvat suurempaan havaintojen määrään.

Toistaiseksi yksikään noin 500:sta tunnetusta PHA -ryhmään kuuluvasta asteroidista ei ole törmäyskurssilla maapallon kanssa, mutta niiden ratoja seurataan jatkuvasti. Marsin, Jupiterin tai jopa ryhmän keskinäiset häiriöt saattavat muuttaa asteroidien ratoja niin, että niistä saattaa muodostua uhka tulevaisuudessa.

NEO - Near Earth Objects

Toinen uhkaavien kappaleiden ryhmä tunnetaan lyhenteellä NEO, Near Earth Objects. Ryhmä käsittää paitsi kaikki PHA asteroidit, myös jonkin verran muita hyvin lähelle maapalloa tulevia kappaleita kuten komeettoja. NEO-kohteet saattavat joskus muodostaa törmäysvaaran maapallon kanssa, mutta toistaiseksi ei ole näköpiirissä sellaista syytä joka muuttaisi kohteiden ratoja törmäyskurssille. Kaiken kaikkiaan NEO-kohteita arvioidaan olevan 1500 - 2000 kappaletta, joista tunnetaan toistaiseksi noin 1400 kappaletta.

NEO- ja PHA-tutkimus

NEO- ja PHA-asteroidien löytämiseksi on perustettu useita tutkimusryhmiä ja observatorioita. Yleensä kaukoputket kuvaavat automaattisesti taivasta ja kuvat analysoidaan tietokoneella. Näin saadaan havaittua jokainen riittävän kirkas kohde joka mahdollisesti lähestyy maapalloa. Ongelmana on se, että asteroidit ovat erittäin pienikokoisia, himmeitä ja vaikeasti havaittavissa. Lisäksi lähes kaikki observatoriot sijaitsevat pohjoisella pallonpuoliskolla ja eteläiselläpallonpuoliskolla ei ole ainoatakaan yksinomaan tähän työhön omistautunut observatoriota.

Yhdysvaltain avaruushallinto NASA on asettanut oman tutkimustoimintansa tavoitteeksi havaita vähintään 90 % kaikista Maata lähestyvistä asteroideista seuraavien kymmenen vuoden aikana.

Torino-asteikko

Mahdollisesta asteroidin tai komeetan törmäyksestä aiheutuvasta tuhosta käytetään ns. Torino-asteikkoa, joka uudistettiin vuoden 2005 keväällä. Asteikon arvolla 0 törmäysuhkaa ei ole eikä sellaista tule myöhemminkään. Asteikon arvoilla 1 - 4 törmäysuhkaa ei ole, mutta törmäysuhka saattaa tulla todennäköiseksi kohteen mahdollisten ratamuutosten jälkeen. Asteikon korkein arvo on 10, jolloin törmäyksen tuhovaikutus olisi todella tuhoisa koko maapallolla.

Esimerkiksi vuonna 1908 Siperian Tunguskassa tapahtunut meteoriittitörmäys kuuluisi Torino-asteikon perusteella luokkaan 8.

Palermo-asteikko

Asteikko vertaa havaittua törmäysmahdollisuutta aiemmin vuoden aikana havaittujen saman suuruisten tai suurempien kohteiden muodostamaan keskimääräiseen uhkaan. Tämä satunnaisten törmäysten keskimääräinen uhka tunnetaan nimellä taustauhka.

Palermo-asteikon arvo PS saadaan seuraavasti:

PS = log₁₀ [P_I / (f_B × DT)],

missä P_I on törmäyksen todennäköisyys ja DT on aika mahdolliseen törmäykseen vuosina. Vuotuinen taustauhkien tiheys,

f_B = 0.03 × E^-4/5

on vuosittainen mahdollisuus tapahtumille, joissa vapautuu energiaa (missä E on törmäyksessä vapautuva energiamäärä megatonneina TNT:tä) joka on vähintään yhtä suuri kuin kyseessä oleva tapaus.

Arvioimalla taustauhkan tasoa, voidaan määritellä arvo uhkalle koko asteroidien ja komeettojen määrän keskiarvosta hyvin pitkille aikajaksoille. Koska avaruudessa on huomattavasti enemmän pieniä asteroideja kuin isoja, taustaiskun tiheys tulee riippumaan Maan läheisten asteroidien (NEA) koosta. Taustauhan tason voidaan ajatella olevan tavanomainen tai vallitseva olotila, joten kun Maata lähestyvä suuri NEA nousee taustauhan tason yläpuolelle (Palermo-asteikon arvo on suurempi kuin nolla) tiedetään tapahtuman olevan tavanomaisesta poikkeava ja se otetaan erityistarkkailuun.

Torino- ja Palermo-asteikkojen erot

Torino-asteikko on luonnosteltu julkiseen viestintään riskeistä, jotka liittyvät Maata tulevaisuudessa lähestyviin asteroideihin ja komeettoihin. Tämä asteikko, jossa on kokonaisluvun arvot 0 - 10, ottaa ennusteissa huomioon iskussa vapautuvan energian samoin kuin mitä todennäköisesti tulee tapahtumaan (ts. törmäyksen mahdollisuuden).

Asiantuntijoiden käytössä olevalla Palermo-asteikolla pystytään huomattavasti tarkemmin laskemaan tulevaisuuden potentiaalisia törmäysmahdollisuuksia. Suurin hyöty Palermo-asteikosta on sen kyvyssä arvioida riskiä vähemmän uhkaaviin Torino-asteikon 0 tapauksiin, joka sisältää melkein kaikki potentiaaliset törmääjät jotka tähän mennessä on havaittu. Kohteet asetetaan niiden Palermo-asteikon arvon mukaiseen järjestykseen, että pystyttäisiin arvioimaan, pitääkö niille osoittaa ylimääräistä huomiota (ts. havaintoja ja analyyseja).

Palermo-asteikko on jatkuva (sekä positiiviset että negatiiviset arvot ovat sallittuja) ja siihen sisällytetään aika tämän hetken ja ennustetun törmäyksen välillä samoin kuin kohteen ennustettu törmäysenergia ja tapauksen todennäköisyys.

Asteikko vertailee kappaleen törmäysriskiä muiden samankokoisten tai suurempien kappaleiden aiheuttamaan taustauhkaan. Arvolla, joka on pienempi kuin -2, kappaleella ei ole todennäköisesti mitään vaikutusta maapalloon, arvot -2 - 0 kertovat, että kappaleen rataa tulee tarkkailla, arvolla 0 kappaleella on yhtä suuri todennäköisyys törmäykseen kuin millä tahansa muulla vastaavalla kappaleella. Positiivinen arvo sen sijaan merkitsee, että kappaleella on normaalia suurempi todennäköisyys osua meihin. Esimerkiksi arvo +2 merkitsee, että törmäysuhka on 100 kertaa todennäköisempi kuin normaalisti.

Koska Palermo-asteikko on jatkuva ja se riippuu vuosittaisten potentiaalisten iskujen määrästä, ei ole soveltuvaa muunnosta näiden kahden asteikon välillä. Kuitenkin yleisesti, jos tapaus nousee taustatason yläpuolelle, se saavuttaa sekä Palermo- että Torino-asteikossa nollaa suuremman arvon.

Voidaanko asteroidien aiheuttamaa uhkaa torjua?

Toisin kuin yleisesti kuvitellaan, ihmiskunta voisi jo nykyisellä tekniikalla torjua asteroidien aiheuttamaa uhkaa.

Asteroidin rataa voitaisiin yrittää muuttaa sille laskeutuvalla luotaimella ja sen mukanaan tuomilla räjähteillä. Että esim. kahden kilometrin kokoisen asteroidin rataa pystyttäisiin muuttamaan, sille täytyisi antaa tuntuva "töytäisy". Siihen puolestaan tarvitaan tonnikaupalla räjähteitä, joiden kuljettamiseen nykyiset luotaimet ovat kuitenkin aivan liian pieniä, joten täytyisi myös rakentaa isompia luotaimia.

Toinen mahdollisuus muuttaa asteroidin rataa on asentaa siihen suuri aurinkopurje. Auringon hiukkasvirta eli aurinkotuuli veisi asteroidin Maan ohittavalle reitille.

Entä jos?

Mitä tapahtuisi, jos Maahan törmäisi noin 2 km kokoinen asteroidi (siis samaa kokoluokkaa kuin 2002 NT7)?

Kuivalle maalle tapahtuva törmäys aiheuttaisi suhteellisen pienen, suunnilleen 20 - 30 km läpimittaisen törmäyskraaterin. Törmäyksestä sinkoaisi kuitenkin valtavasti maa- ja kiviainesta, joka aiheuttaisi tuhoa jopa tuhansien kilometrien säteellä. Tämän lisäksi ilmakehään vapautuisi valtavat määrät pölyä ja muita hiukkasia, mistä seuraisi välitön ilmastonmuutos.

Mereen tapahtuva törmäys puolestaan nostattaisi valtavan hyökyaallon, joka pyyhkäisisi kaikkien mantereiden yli (hieman samaan tapaan kuin elokuvassa Deep Impact, mutta pahempana). Ilmakehään nousisi myös jopa useita tuhansia kuutiometrejä vettä, mistä olisi seurauksena voimakkaampi ilmastonmuutos kuin kuivalle maalle tapahtuneesta törmäyksestä aiheutuisi.

Mahdollisesti vaarallisia asteroideja

Asteroidi 2002 NT7

Brittiläiset astronomit löysivät LINEAR-projektin tutkimuksissa 5. päivänä heinäkuuta 2002 uuden asteroidin, joka sai nimekseen 2002 NT7. Astronomit päättelivät aluksi, että se saattaisi iskeytyä maapalloon tuhoisin seurauksin 1. helmikuuta 2019 eli asteroidi luokiteltiin PHA (Potentially Hazardous Asteroids eli mahdollisesti vaaralliset asteroidit) luokkaan.

- Tästä asteroidista on tullut kaikkein uhkaavin kohde asteroidien havainnoinnin lyhyen historian aikana, sanoi Benny Peiser, Liverpoolin John Moores -yliopiston tähtitieteilijä.

Taivaankappaleen liikeradan tutkimukset ovat kuitenkin vielä kesken. Yhdysvaltain avaruushallinnon NASAn mukaan on hyvin vaikea ennakoida, missä asteroidi on 17 vuoden kuluttua. Laskuvirheet voivat tarkoittaa useita kymmeniä miljoonia kilometrejä.

Asiasta ei kuitenkaan silti kannata huolestua, sillä törmäyksen todennäköisyydeksi ilmoitettiin Torinon asteikolla luokkaa 1 eli hyvin pieneksi (suunnilleen 1:100 000). Myöhemmät tutkimukset ovat osoittaneet, että asteroidi menee maapallon ohi. Ohitusetäisyys on ainoastaan noin 22 000 km, mikä on vähemmän kuin millään asteroidilla tähän mennessä!

Asteroidi 2002 NT7:n arvioitu koko on suunnilleen 2 km ja se kiertää ratansa ympäri kerran 837 vuorokaudessa (eli suunnilleen noin 2.29 vuotta). Sen liikenopeus avaruudessa on 28 km/s.

Asteroidi 1950 DA

Huonoimpien ennusteiden mukaan vuonna 2880 saattaa maapalloon osua yli kilometrin kokoinen asteroidi. Asteroidi 1950 DA löydettiin jo 1950-luvulla (kuten nimikin kertoo), mutta vasta viimeaikainen tutka-tekniikan kehittyminen on mahdollistanut sen radan tarkemman määrittelyn.

Tiedemiesten mukaan törmäyksen todennäköisyys on 1/300 - 0:n välillä. Näin suurta uhkaa asteroidin törmäykselle ei ole ollut aikoihin, todennäköisyys on kuitenkin verrattain pieni. Riski törmäyksestä on silti olemassa.

Asteroidi 1950 DA:n kokoinen kappale saa aikaan monta kymmentä kilometriä leveän ja lähes 10 km syvän kraaterin, josta sinkoutuu ilmaan kiviainesta ja pölyä suunnaton määrä. Pöly saattaa jäädä ilmakehään kuukausiksi ja jopa vuosiksi, ja siten estää auringon säteilyn pääsyn maan pinnalle. Ilmasto kylmenisi hyvin nopeasti ja olosuhteet elämälle planeetallamme kävisivät vaikeiksi.

Lappajärvi - Suomen tunnetuin törmäyskraatteri

Etelä-Pohjanmaan maakuntalehti Ilkka uutisoi 21.09.2001 tutkimuksen Suomen tunnetuimmasta törmäyskraatterista, Lappajärvestä. Kraatterin ikää ovat tutkineet Irmeli Mänttäri ja Marjatta Koivisto Geologian tutkimuskeskuksesta.

Oikealla valokuva Lappajärven maisemista kylpylähotelli Kivitipun rannasta kuvattuna.

Tutkijoiden mukaan Lappajärvi syntyi non 73 miljoonaa vuotta sitten meteoriitin törmäyksessä. Isku synnytti paikalle 17 kilometrin läpimittaisen kraatterin, jossa Lappajärvi nykyisin lainehtii. Tutkimus on julkaistu Meteoritics and Planetary Science tiedelehdessä. Aikaisempien ikämääritysten mukaan kraatterilla oli ikää 77 - 195 miljoonaa vuotta.

Kraatteri syntyi kahdeksan miljoonaa vuotta ennen liitukauden loppumista. Liitukausi päättyi dinosaurusten sukupuuttoon kuolemiseen. Syynä pidetään valtaisaa meteoriitti-iskua, jonka seurauksena syntyi Chicxulubin meteoriittikraatteri Meksikossa. Lappajärven meteoriitti liittyy Chicxulubia edeltäneisiin, noin 75-70 miljoonaa vuotta sitten kiihtyneisiin meteoriitti-iskuihin.

Tuoreen tutkimuksen tekemisessä käytettiin yhteispohjoismaista huipputekniikkaa, jonka avulla kraaterin ikä pystyttiin määrittämään aiempaa tarkemmin. Uudella tutkimuslaitteella pystytään pienestäkin mineraalikiteen osasta mittaamaan uraanin radioaktiiviseen hajoamiseen lyijyksi perustuva ikä. Ikä määritettiin sueviitti-kivilajista peräisin olevista zirkonikiteistä. Sueviitti syntyi törmäyksen aiheuttaman kuumuuden ja suuren paineen vaikutuksesta.

Vielä 1960-luvulla Lappajärven uskottiin olevan tulivuoriperäinen kraatteri ennen kuin meteoriittiteoria vahvistui. Tutkijat arvelevat Lappajärven synnyttäneen meteoriitin olleen läpimitaltaan 0.5 - 1 km. Suomen muut noin 5 km läpimittaiset kraatterit ovat syntyneet noin 0.3 -0.5 km halkaisijaltaan olleiden asteroidien törmäyksissä.

Kaiken kaikkiaan Suomesta tunnetaan toistaiseksi yhdeksän varmaa meteorikraatteria. Pohjoisin niistä on Oulun-läänin pohjoisosassa Taivalkosken Saarijärvi. Ahvenanmaan Lumparn puolestaan on eteläisin. Nyt tunnetut kraatterit ovat useita kilometrejä läpimitaltaan, Lappajärvi 17 km:n halkaisijallaan on suurin. Tulevaisuudessa törmäyskraattereita löydettäneen vielä lisää, sillä esimerkiksi pohjoisin Suomi on kokonaan tutkimatta.

Tutkimustuloksia vaarallisten meteoriittien määrästä

Marraskuun 2002 Nature-lehdessä julkaistiin tutkimus, jonka mukaan USA:n sotilaalliset tekokuut ovat havainneet kahdeksan vuoden aikana 300 1-10 metrin kokoisen meteoriitin välähdystä.

Lisäksi tutkijoiden käytössä olivat tulokset ultramatalia ääniä kuuntelevasta sotilasjärjestelmästä, jonka pääasiallinen tarkoitus on valvoa ydinkokeita.

Vaarallisten meteoriittien määrää tutkivan tukimuksen mukaan Maahan osuu pari kertaa vuosisadassa meteoriitti, jonka voima vastaa Hiroshiman atomipommin räjähdystä, ja noin kerran 1000 vuodessa Tunguskan räjähdystä vastaava meteoriitti.

Permi-Triaskauden jättikatastrofi

Syyskuussa 2001 Peter Ward'in johtama tutkimusryhmä kertoi Science-lehdessä löytäneensä lisää todisteita 251 miljoonaa vuotta sitten tapahtuneesta jättikatastrofista. Tiedemiehet uskovat, että tuolloin maapalloon törmänneen asteroidin aiheuttaman valtavan luonnononnettomuuden seurauksena yli 90 % merien ja yli 70 % maaeläimistä kuoli sukupuuttoon.

Ward on havainnut Etelä-Afrikassa tuolloin virranneiden jokien täyttyneen hiekalla ja muilla maa-aineksilla. Se on osoitus siitä, että kasvillisuus on pyyhkäisty pois ja eroosio on päässyt kuluttamaan maata laajoilla alueilla. Arvioiden mukaan asteroidin halkaisijan on täytynyt olla 15 - 20 km. Teoriaan sopivan kraatterin jäännöksiä ei toistaiseksi kuitenkaan ole löydetty.

Aiheeseen liittyviä nettisivuja:

• Current Impact Risks
• Deep Impact Small Telescope Science Program (STSP)
• LINEAR Home Page
• Minor Palnet Center The NEO Page
• Near Earth Asteroid Rendezvous
• Near-Earth asteroid tracking
• Near Earth Object Program
• Potentially hazardous asteroid 1999 AN10
• Spaceguard Foundation
• The Spacewatch Project

Lisää NEO-sivuja Aurinkokunta-linkeistä.

Kuvat/images: NASA, ESA

Taivaankappaleet