Přednáška dne 1 XII 1999, Praha 6 - hotel Krystal

               Kosmická rizika fiktivní a skutečná

           Jiří Grygar, Fyzikální ústav AV ČR, Praha 8

     1. Fiktivní rizika
O těchto rizicích přináší opakované informace neseriózní
sdělovací prostředky. Výběr z posledních let poukazuje například
na tato rizika:
a) Neobvykle těsné úhlové sblížení planet, Měsíc a Slunce na
obloze vyvolá ničivá zemětřesení, sopečné výbuchy, záplavy a
další nespecifikované celosvětové katastrofy. Poslední velké fámy
byly zveřejněny před seřazením planet r. 1982 a nyní před takovým
seskupením v květnu 2000.
b) Velké nespecifikované katastrofy resp. konec světa, vyvolané
úplným zatměním Slunce, pozorovatelným v srpnu 1999 ve střední
Evropě.
c) Náhlá změna sklonu rotační osy Země k ekliptice, vyvolaná
nárazem kosmického tělesa, které se blíží k Zemi.
d) Bombardování Země rojem komet v souvislosti s přiblížením
druhé složky dvojhvězdy Slunce-Nemesis.
e) Rušivý vliv Měsíce na duševní rovnováhu citlivých
jedinců, zejména v době kolem úplňku.
f) Rušivý vliv sluneční činnosti na lidské zdraví, opět
nejnebezpečnější u citlivých resp. chronicky nemocných jedinců.
Pokud jde o citovaná úhlová sblížení planet atd., dochází k nim
poměrně často několikrát za století, a nikdy to žádné odezvy na
Zemi nevyvolalo. Ostatně fyzikální důvod k takovému kataklyzmatu
neexistuje. Totéž platí pro úplné zatmění Slunce, jak si může
ostatně každý nyní ověřit, kdykoliv se ráno opět probudí. Riziko
změny sklonu zemské osy je nulové - ve sluneční soustavě
neexistuje dostatečně hmotné těleso, které by bylo schopno se v
nejbližších miliardách lete se Zemí srazit a sklon osy drasticky
změnit. Pokud jde o bod d), existence druhé složky dvojhvězdy
(Nemesis) byla vyvrácena. Poslední dva vlivy byly vskutku
statisticky zkoumány a žádné zmíněné závislosti se nepotvrdily.
To se ostatně dalo očekávat, neboť povrch Země je před těmito
údajnými škodlivými vlivy naprosto bezpečně chráněn jednak
zemskou atmosférou a ionosférou a jednak globálním magnetických
polem Země.
                   2. Skutečná kosmická rizika
     2.1. Dopad planetky či kometárního jádra
Existence kráterů na Měsíci, jež nepochybně vznikly dopady
meteoritů, svědčí o tom, že také Země byla v minulosti silně
a relativně často bombardována velkými projektily, jejichž zásoba
ve sluneční soustavě se ani zdaleka nevyčerpala. V posledních
bezmála 4 miliardách let je pravděpodobně riziko srážky Země
s větším projektilem z kosmu konstantní. Před touto dobou
docházelo ke srážkám až tisíckrát častěji - šlo o období tzv.
těžkého bombardování planet.
Malý počet velkých impaktních kráterů, které jsou na Zemi
rozpoznány, souvisí s geologickou činností (pohyby kontinentů,
vyvrásňování pohoří, rozpínání mořského dna, zemětřesení, sopečné
výbuchy, vodní a větrná eroze), jež zahladí stopy po kráterech
již za několik desítek nebo výjimečně stovek milionů let. V
posledním desetiletí se však podařilo díky ropným vrtům rozpoznat
stopy kráteru v oblasti Mexického zálivu a poloostrova Yucatán.
Planetka o průměru asi 10 km tam dopadla před 65 miliony lety
rychlostí asi 15 km/s a vytvořila primární kráter o průměru
bezmála 200 km a hloubce 10 km. Druhotné následky srážky patrně
vyhubily valnou část pozemské fauny a flóry, zvláště pak větší
živočichy (veleještěry), kterým se zhroutil potravní řetězec.
Nedávným dokladem o srážce s kosmickým projektilem je tunguzský
meteorit z 30. června 1908. Podle modelových výpočtů se tehdy
Země střetla s kamenným tělesem o průměru asi 70 m, které
vstoupilo do zemské atmosféry rychlostí asi 20 km/s pod velmi
šikmým úhlem. Odporem ovzduší se začalo drobit a náhle se
zabrzdilo ve výši asi 8 km nad sibiřskou tajgou. Následný tepelný
a světelný záblesk zapálil stromy v epicentru výbuchu, ale o něco
pomalejší rázová vlna požár uhasila a stromy se vějířovitě
vyvrátily - devastace postihla území o rozloze přes 2000 km^2.
Průvodní jevy výbuchu (seismický neklid, tlaková vlna v
atmosféře, rozptýlené částice ve stratosféře) dovolily odhadnout
energii výbuchu na ekvivalent 15 Mt TNT. Ani současné prostředky
astronomie by nedokázaly takové těleso odhalit v předstihu, neboť
přišlo ze strany od Slunce.
V r. 1994 dopadlo více než 20 úlomků jádra komety Shoemaker-Levy
9 na Jupiter rychlostí asi 60 km/s a způsobily obrovské exploze,
snadno pozorovatelné dalekohledy i ze Země. Úhrnná energie
exploze dosáhla 10^22 J - tedy o 3 řády více, než je souhrnná
palebná síla všech nukleárních zbraní v arzenálech atomových
mocností. Následkem explozí došlo k zastínění příslušných
oblastí atmosféry Jupiteru, které přetrvalo mnoho měsíců - právě
tento efekt by byl pro přežívající organismy na Zemi kritický.
Současná pozorování odhalila již několik set rizikových křížičů -
planetek o průměru alespoň 1 km, jež by při srážce se Zemí
vyvolala celosvětovou katastrofu. Intervaly mezi takto ničivými
srážkami lze jen odhadnout na několik milionů let. Úhrnný počet
rizikových křížičů činí podle odhadu nejméně 1000 projektilů,
takže nejméně 4/5 těchto objektů dosud vůbec nepozorujeme.
Současné pozorovací programy, na nichž se významně podílejí také
česká pracoviště na hvězdárnách na Kleti a v Ondřejově, dávají
naději, že 95% nebezpečných křížičů bude objeveno do r. 2015.
Výpočet jejich drah je rutinní operace, takže po tomto datu bude
možné identifikovat nejnebezpečnější tělesa patrně s velkým
předstihem před potenciální srážkou.
Prostředky kosmonautiky již dnes v zásadě umožňují, aby takto
nebezpečná tělesa byla vhodným způsobem ze svého nebezpečného
kurzu odkloněna, pokud je k dispozici alespoň 15 let času před
vlastní srážkou.
     2.2. Růst zářivého výkonu Slunce
Modely stavby a vývoje Slunce vycházejí z předpokladu, že hlavním
zdrojem sluneční energie je termonukleární přeměna vodíku na
hélium v centrálních oblastech Slunce. Tato reakce je s
postupujícím stářím Slunce paradoxně čím dál vydatnější, takže
zářivý výkon Slunce pomalu leč soustavně vzrůstá. Od vzniku Země
před 4,5 miliardami let až dosud se zvedl zářivý výkon Slunce
zhruba o třetinu. Dříve či později proto dojde k přehřátí Země,
což povede k postupnému vypaření oceánů a zániku života na Zemi
nejpozději za 1 miliardu let, pokud naši potomci nepřijmou nějaká
aktivní ochranná opatření. Za 6,5 miliardy let dosáhne povrch
Slunce prakticky až k dráze Země a ta se při teplotě kolem 4000°C
zcela vypaří a stane se součástí sluneční atmosféry.
     2.3. Výbuch blízké supernovy
Hmotné hvězdy resp. některé zvláštní typy dvojhvězd mohou na
konci svého termonukleárního vývoje náhle vybuchnout a uvolní
přitom v krátkém čase ohromující energie řádu 10^44 J. Takové
úkazy astronomové pozorují jako supernovy; naštěstí pro nás jde
o jevy velmi vzácné. Poslední supernovu v naší Galaxii pozoroval
Johannes Kepler v Praze r. 1604. Z fyzikálního hlediska se při
výbuchu supernovy uvolní jednak elektromagnetické záření, ale
také velké množství neutrin a záření kosmické. Výpočty naznačují,
že pokud by vybuchla supernova ve vzdálenosti menší než asi 30
světelných roků od Slunce, příval této energie na Zemi by
rozvrátil atmosféru a život na Zemi by byl vymazán silnou
radiací. Pravděpodobnost tak těsného výbuchu je naštěstí malá -
patrně k ní dochází jednou za stovky milionů let.
     2.4. Vzplanutí zábleskového zdroje záření gama
V r. 1973 objevili astronomové pomocí vojenských družic Vela
tajemné kratičké záblesky měkkého záření gama o energiích kolem
300 keV. Záblesky trvají nanejvýš desítky sekund a nikdy se
neopakují z téhož směru na obloze. Teprve r. 1997 se podařilo
ukázat, že záblesky gama jsou doprovázeny také rentgenovým,
rádiovým a světelným efektem. Optické spektrum protějšků bezpečně
prokázalo, že se tyto zdroje nacházejí extrémně daleko ve
vesmíru, ve vzdálenostech řádu miliard světelných let. Odtud však
plyne, že ve skutečnosti jde o vůbec největší výbuchy ve vesmíru.
Ačkoliv vlastní zdroj výbuchu má průměr stěží 100 km, během
krátké doby se v něm uvolňuje totéž množství energie, jaké
souběžně vysílají všechny hvězdy ve viditelné části vesmíru!
Pravděpodobnou příčinou takových mimořádných vzplanutí je náhlé
splynutí dvou neutronových hvězd, resp. neutronové hvězdy s
černou dírou v takto podivné dvojhvězdě. Ačkoliv skutečná četnost
zábleskových zdrojů záření gama je ve vesmíru nejméně stokrát
nižší než u supernov, jejich vyšší zářivém výkony znamenají, že
pokud by se výbuch odehrál blíže než asi 1000 světelných let od
nás, bude velmi zle.
Četnost dvojhvězd zmíněných typů v naší Galaxii je dobře známa
a nejbližší takové dvojhvězdy jsou od nás v bezpečné vzdálenosti.
V každém případě bychom byli včas varováni a měli asi milion let
času na preventivní obranu před dvojhvězdou, jejíž složky se
k sobě spirálovitě přibližují. Potenciální obrana by například
spočívala v zahrabání civilizace do hloubky nejméně 500 m pod
povrchem souše či oceánu.
                    3.Neznámá kosmická rizika
O riziku, které plyne ze srážek z planetek či komet, se začalo
poprvé uvažovat zhruba v polovině XX. století - do té doby
všichni měli zato, že velké dopady jsou záležitosti dávné
minulosti Země. O rostoucím zářivém výkonu Slunce jsme se
dozvěděli přirozeně až po objevu termonukleárních reakcí ve
hvězdách v r. 1939 a zejména po zlepšení fyzikálních údajů
o těchto reakcí na základě kvantově-mechanických výpočtů a pokusů
v atomových reaktorech či urychlovačích částic teprve po r. 1980.
Supernovy byly sice rozpoznány již koncem 30. let tohoto století,
ale pochopení, oč přesně jde, spadá rovněž až do poslední třetiny
století. Je varující, že vůbec největší kosmické katastrofy byly
poprvé pozorovány až r. 1973 a o jejich mohutnosti jsme se
dozvěděli teprve před dvěma roky.
Je proto vysoce pravděpodobné, že další pokrok astronomie a
příbuzných oborů fyziky či chemie odhalí ještě četná další
kosmická rizika, což je v principu sice deprimující, ale na druhé
straně právě taková odhalení jsou naší jedinou nadějí, že totiž
rozpoznáme nebezpečná rizika v dostatečném předstihu, abychom
mohli vyvinout příslušnou a bezpečnou obranu. Bylo by naprosto
fatální, kdybychom pod jakoukoliv záminkou přestali podporovat
rozvoj přírodních věd obecně a astronomie speciálně.