Pusztító kataklizmák baljós árnyai

A 65 millió éve történt K-T esemény a földtörténet egyik legnagyobb aszteroida becsapódása volt, amely globális katasztrófát, és tömeges fajkihalást okozott

A világvégét vizionáló próféciáktól, jövendölésektől eltérően a tudomány több olyan földi, illetve földön kívüli természeti jelenséget ismer, amely teoretikusan valóban elhozhatja az Armageddont. Tömeges kihalást okozó aszteroidabecsapódás, katasztrofális szupervulkán-kitörés vagy a kozmikus szomszédságunkban történő gammafelvillanás – csupa olyan jelenség, amely nem az emberi fantázia sci-fi ízű terméke. A civilizáció nagy szerencséje, hogy mindezek bekövetkezésére igen kicsi az esély.

A világűr mélyéről fenyegető Armageddon

Földtörténeti tény, hogy a távoli múltban volt már olyan aszteroidabecsapódás, amelyik súlyos rendet vágott a földi élővilágban, és új irányt szabott az evolúciónak.

A becsapódás globális kihatású esemény volt Forrás: Softpedia

A múltbéli kozmikus kataklizmák közül a kréta időszak (145 milliótól 64,5 millió évvel ezelőttig) legvégén történt, úgynevezett K-T kihalási esemény a legismertebb. (A K-T elnevezés arra utal, hogy az esemény a kréta és a földtörténeti újkor, a kainozoikum – vagy régebbi elnevezésével a tercier – határán következett be.)

A 65 millió éve történt K-T esemény a földtörténet egyik legnagyobb aszteroidabecsapódása volt, globális katasztrófát és tömeges fajkihalást okozott Forrás: Wikimedia Commons

A dinoszauruszok és a mezozoikumi tengeri hüllők,

valamint néhány további jelentős állatcsoport pusztulását okozó extraterresztrikus, azaz földön kívüli esemény első nyomait,

a kréta és a tercier határán fekvő vékony, a földi átlagot ezerszeresen meghaladó irídiumdúsulást és sokkolt kvarckristályokat tartalmazó rétegsort Walter Alvarez amerikai geológus fedezte fel 1980-ban, az olaszországi Gubbio közelében.

Az úgynevezett Chicxulub-aszteroida 65 millió évvel ezelőtti becsapódásával hozzák összefüggésbe többek között a dinoszauruszok kipusztulását Forrás: Wikimedia Commons

Másfél évtizednyi intenzív kutatás után, a mexikói Chicxulub település közelében meg is találták az egykori, közel 200 kilométer átmérőjű becsapódási kráter maradványát. A kráter méretéből matematikai modellezéssel kiszámították, hogy

a 64,5 millió évvel ezelőtt becsapódott aszteroida 12-15 kilométer átmérőjű lehetett,

és hozzávetőleg 22 km/másodperc sebességgel ütközött a Földnek.

A K-T becsapódási elmélet atyja, Louis Alvarez magfizikus 1968-ban, a fizikai Nobel-díj átvétele után Forrás: Wikimedia Commons

A súlyos, globális kihalást okozó múltbéli katasztrófa ismeretében joggal vetődik fel a kérdés: reális-e egy hasonló, a civilizáció megsemmisülésével fenyegető újabb aszteroidabecsapódás lehetősége.

Veszélyes Föld-közeli kozmikus szikladarabok

A csillagászok már régóta ismerik az úgynevezett Föld-közeli objektumokat (Near-Earth-Object, NEO), azaz olyan aszteroidákat, meteoroidokat és üstökösöket, amelyek 1,3 CSE (csillagászati egység) távolságon belül keresztezik a Föld pályáját. (1 CSE egyenlő a Föld–Nap közepes távolsággal, hozzávetőleg 149,9 millió kilométerrel.)

A Föld-közeli objektumok közül néhány potenciális kockázatot jelenthet, ezért fontos a megfigyelésük és katalogizálásuk Forrás: ESA

Az aszteroidák és a meteoroidok nagyobb része a Mars és a Jupiter pályája között húzódó kisbolygóövből származnak, az üstökösök pedig a külső, úgynevezett Kuiper-övből. Meteoroidoknak nevezzük azokat a Nap körül keringő, zömében kőzet, kisebbrészt pedig vas-nikkel anyagú égitesteket, amelyek átmérője nem haladja meg az 50 métert. Ezek túlnyomó többsége olyan kis tömegű, hogy ha el is érik a Földet, az atmoszférába hatolva teljesen megsemmisülnek a súrlódási hőtől, így nem jelentenek valós veszélyt.

Egy aszteroida közeli fotója Forrás: NASA

Egy-egy nagyobb meteoroid azonban nem ég el teljesen a légkörben, és kisebb-nagyobb darabjai elérhetik a földfelszínt.

Az oroszországi Cseljabinszk felett 2013. február 15-én felrobbant, 17 méter átmérőjű, és körülbelül 10 000 tonna tömegű meteoroid komolyabb károkat okozott, de szerencsére még az ehhez hasonló jelenségeket is igen ritkának tekinthetjük.

A felrobbant cseljabinszki bolida, azaz tűzgömb csóvája Forrás: Origo

Más a helyzet az 50 méternél nagyobb átmérőjű égitestekkel, az aszteroidákkal.

Ezek között már több olyan akadhat, amelyik akár regionális katasztrófát okozhatna a becsapódáskor.

A szakértők ilyennek tekintik a legalább 140 méteres vagy annál nagyobb átmérőjű aszteroidákat. Az Amerikai Űrkutatási Hivatal (NASA) a kongresszus határozata alapján 2020-ig kell, hogy elkészítse a 140 méteres, illetve nagyobb Föld-közeli aszteroidák katalógusát.

Jelenleg 800 különösen kockázatos, 1 kilométeres vagy annál nagyobb átmérőjű aszteroidát tartanak nyilván, de a számuk ennél több lehet Forrás: NASA

A legalább 1 kilométer vagy ennél is nagyobb átmérőjű aszteroidák becsapódása globális kihatású következményekkel járhat. A NASA jelenleg 800 egy kilométeres, illetve nagyobb Föld-súroló aszteroidát azonosított, de az űrkutatási szervezet szaktudósai szerint ennél magasabb, legalább 1000 körüli lehet a számuk.

Az Arizonában található 1200 méter széles Baringer-kráter Forrás: Photononstop/Andrea Pistolesi

A K-T aszteroidához hasonló méretű gyilkos égitest becsapódása szerencsére rendkívül ritka esemény, becslések szerint legfeljebb 100 millió évente következhet be egy ehhez hasonló katasztrófa.

Felrobbannak a Föld tüzes szelepei

Amíg a komoly fenyegetést jelentő aszteroidák szerencsére ritkák, addig a földi természet egyik legpusztítóbb jelensége, a vulkanizmus szinte mindennaposnak számít.

Még egy-egy „átlagos” vulkánkitörés is képes komoly zavarokat okozni,

gondoljunk csak a közelmúltból a Fülöp-szigeteki Pinatubo 1991-es, vagy az európai légi közlekedést megbénító izlandi Eyjafjallajökull 2010-es kitörésére.

A Pinatubo 1991. júniusi, súlyosnak számító kitörése eltörpül egy szupervulkáni kitörés mellett Forrás: AFP/Arlan Naeg

A történelmi múltban néhány kitörés, így például az ugyancsak izlandi Laki vulkán 1783-as feléledése néhány éves minijégkorszakot okozott Európában, az indonéziai Krakatau száz évvel később, 1883-ban történt robbanásos kitörése pedig 20 méteres cunamival borította el a Szunda-szigetvilágot. Az ezekhez hasonló kitörések azonban ártalmatlan petárdázásnak tűnnek csupán a szupervulkánnak nevezett tűzhányószörnyetegek tombolásához képest.

Az Eyjafjallajökull vulkán 2010. márciusi kitörése súlyos zavarokat okozott az európai légi közlekedésben Forrás: Wikimedia Commons

A szupervulkán, vagy ahogyan a földtani szakirodalomban emlegetik, a megakaldera olyan tűzhányó, illetve vulkanikus esemény, amely legalább 1000 km³ vagy még nagyobb mennyiségű anyagot lövell ki, egyszeri kitörés alkalmával.

A vulkánkitörési skálán (VEI) a legerősebb, a 8-as fokozat felel meg a szupervulkán kitörésének.

Keletkezésüket tekintve a szupervulkánok két típusát különböztethetjük meg. Az úgynevezett forró pontoknál feláramló és a kéregben megrekedt kőzetolvadék gyakran nem képes áttörni a földkérget.

Egy szunnyadó európai óriás, az olaszországi Campi Flegrei szupervulkáni terület a levegőből nézve. A kép jobb alsó sarkában egy krátertó látható Forrás: Origo

Amennyiben többé-kevésbé folyamatos a magma utánpótlása, a hatalmas nyomás egyre nagyobb magmakamrát alakít ki.

A szupervulkánok kitörési okai nem pontosan tisztázottak,

de a legújabb kutatások szerint elsősorban akkor várhatók, ha például szeizmikus esemény hatására szerkezeti deformációk keletkeznek a kamra „mennyezetén”. A második típusba tartozó szupervulkán az ütköző, konvergens lemezhatárokon alakulhat ki.

A Yellowstone Nemzeti Park egyik hőforrása is a mélyben szunnyadó hatalmas szupervulkánra utal Forrás: AFP/Mark Ralston

Ott, ahol a vízben gazdag üledékekkel fedett vékony, de sűrű óceáni kéreg a kontinentális kéreg alá bukik (szubdukció) a felsőköpenybe csúszó és felemésztődő óceáni lemezből rengeteg vízgőz szabadul fel. Az így képződő gőznek hatalmas a nyomóereje, amely szétfeszítheti a kéreg repedéseit, és a nyomáskülönbség hatására óriási erejű robbanással lövell ki a magma (eruptív kitörés).

A Yellowstone Nemzeti Park egyik hőforrása, a Devil's pot Forrás: AFP/PNS/Guido Alberto Rossi

Az első típusra a Yellowstone Nemzeti Park alatt húzódó szupervulkán, a másodikra pedig az indonéziai Toba tűzhányó a legjobb jelenkori példa.

Tömeges kihalást és globális éghajlatváltozást okozhat

A történelmi múltból szerencsére nem ismert szupervulkáni aktivitás. A szupervulkánok kitörésekor óriási mennyiségű vulkáni hamu, aeroszol, kén-, nitrogén- és szén-dioxid kerül a légkörbe, amelynek komoly kihatása van az éghajlatra és az élővilágra. A földtörténeti közelmúlt legutolsó szupervulkáni tevékenysége, a Toba 74 000 évvel ezelőtt történt kitörése globális lehűlési hullámot okozott, és csaknem kipusztította az emberősöket. A Toba kitörése során – a számítások szerint – 2300 km³ anyag lövellt ki az atmoszférába.

A 74 ezer évvel ezelőtti kitörés helyén lévő Toba-tó Indonéziában Forrás: Landsat

A Yellowstone szupervulkán utoljára 640 000 éve tört ki. A pusztító kitörés hatással lehetett a klímarosszabbodásra, az ekkor bekövetkezett Riss-eljegesedésre.

Az előzőekhez hasonló kitörés napjainkban rettenetes civilizációs válságot okozna,

de még ezek a kitörések is „apróságnak” tűnnek a földtörténet két eddigi legnagyobb szupervulkáni tevékenysége, a szibériai és a Dekkán-trapp vulkanizmus mellett. A szibériai trapp a földtörténeti ókor és középkor, a perm, illetve a triász időszak határán keletkezett, 250 millió évvel ezelőtt.

A szibériai trappvulkanizmus egykori kiterjedését ábrázoló térkép. A vulkanizmus központi területét a térképen fekete vonallal jelzik Forrás: Wikimedia Commons

A kiömlő láva hozzávetőleg 2 millió km²-es területet öntött el, sorozatos vulkánkitörések eredményeként.

Ez volt az élővilág történetének legpusztítóbb eseménye;

a perm végi kihalási esemény alkalmával a szárazföldi fajok kétharmada, a tengeri állatcsaládok 70, a sósvízi fajok 95 (!) százaléka pusztult ki ekkor. Szinte csoda, hogy újraindult az élet az óceánokban. A Dekkán-trapp vulkanizmus jóval fiatalabb, amely a kréta időszak végén, 66 millió évvel ezelőtt okozott súlyos válságot az élővilágban.

A Putorana-plató a szibériai trappvulkanizmus emléke Forrás: Wikimedia Commons

Az indiai szubkontinens ekkor még nem forrt össze Eurázsiával, hanem hatalmas szigetként sodródott a földkéreg hátán Ázsia felé. A mai Dekkán-fennsík területén talált bazaltfolyások azt bizonyítják, hogy a kitörések majd 500 000 évig tartottak.

A kiömlő ultrabázikus láva 1,5 millió km2 területet borított el.

A légkörbe jutott irdatlan mennyiségű gáz és aeroszol komoly szerepet játszott az addig uralkodó fajok gyors degenerációjában, amelyre a másfél millió évvel később történt K-T aszteroida becsapódás tette fel a koronát.

A Dekkán trappbazalt-vulkanizmus emlékei Mumbai (Bombay) közelében Forrás: Wikimedia Commons/Nicholas

Egyes vélekedések szerint a jelenkorban a Yellowstone szupervulkán kitörése hozhatja el az emberiség számára a végítélet napját. A Yellowstone eddigi kitörései alapján (2,1 millió, 1,3 millió, illetve 640 ezer évvel ezelőtt)

néhányan úgy vélik, hogy a vulkánszörny kitörésében nagyjából 650 ezer éves periodicitás tapasztalható,

és emiatt éppen most érkeztünk el úgy újabb kitörés kapujába. Ennek az okoskodásnak azonban nincs sok valós alapja.

A Yellowstone Nemzeti Park alatt szunnyadó szupervulkán egyelőre nem jelent valós veszélyt Forrás: Flickr/Yellowstone National Park

A Yellowstone hatalmas magmakamrájának szivacsos szerkezete valószínűtlenné tesz egy közeli kitörést. Ehhez ugyanis drasztikusan meg kellene változnia a magmakamra szerkezetének, ami időben hosszú folyamatot jelent. Természetesen a távoli jövőben nagy valószínűséggel lesznek még globális kataklizmát okozó szupervulkán kitörések.

Halálos villanás az univerzum mélyéről

A világegyetem egyik legrejtélyesebb jelenségéről, a gamma-kitörésekről csak az 1960-as években jelentek meg az első publikációk. Gamma-kitöréseknek (Gamma-Ray-Burst, GRB) azokat a véletlenszerű, 10-20 milliszekundumtól néhány percig tartó felvillanásokat hívjuk, amelyek az univerzum legfényesebb jelenségei – az ősrobbanás után.

Az ősrobbanás utáni pillanatok egy fantáziarajzon Forrás: Stanford University/John Wise, Tom Abel, Ralf Kaehler

Egy-egy kitörés energiája annyi, mint a Nap által az egész életciklusa (hozzávetőleg 9,5-10 milliárd év) alatt kisugárzott összes energia. Az asztrofizika jelenlegi álláspontja szerint a rövid és a hosszabb gamma-kitörések hátterében két különböző jelenség áll. Az úgynevezett hosszú periódusú kitörések nagyjából 30-40 naptömegű csillagok élete végén, a gravitációs összeomlás (kollapszus) következtében jöhetnek létre.

Az ősrobbanás után a gamma-kitörések az univerzum legfényesebb jelenségei Forrás: AFP

Amikor ezeknek a szokatlanul kevés fémet (asztrofizikai értelemben a hidrogén és a hélium kivételével minden elem fémnek tekintendő) tartalmazó csillagoknak a magja összeomlik, fekete lyuk jön létre.

A megmaradt anyag fekete lyukba spirálozása közben jönnek létre az említett kitörések,

amelyeket hipernóva jelenségnek is szokás nevezni. A rövid kitörések általában két egymás körül keringő neutroncsillag, vagy ritkább esetben neutroncsillag és fekete lyuk ütközése során keletkeznek.

Sokáig úgy vélték, hogy a gamma-kitörések a Tejútrendszeren kívülről, a távoli galaxisokból származnak Forrás: NASA

Az észlelések alapján sokáig úgy vélték, hogy a gamma-kitörések a Tejútrendszeren kívüli galaxisokból származnak. Újabban, elsősorban földi nyomok alapján, azonban majdnem bizonyosnak tűnik, hogy a Tejútrendszerben is történt már gamma-kitörés.

Gamma-sugárzás főzi meg a Földet Forrás: Ron Miller

A Nagojai Egyetem tudósai egy ősi cédrusfa C-14 izotópos vizsgálatából megállapították, hogy a 8. században, egészen pontosan 774 és 775 között ismeretlen eredetű, erős sugárzáslöket érte a földet, amelyet gamma-kitörésként azonosítottak.

Nyomok a földtörténet ókorából

Neuhauser professzor, a jénai egyetem planetológusa szerint a galaxisokon belül legfeljebb egymillió évente fordulhatnak elő gamma-kitörések, tehát ezeket mindenféleképpen az Univerzum legritkább jelenségeinek kell tekinteni.

A 8. századból kimutatott gamma-kitörés ma tönkretenné a műholdakat,

de igazán veszélyes, a földi életet fenyegető gamma-villanás „csak” pár száz fényévnyi távolságból jelenthetne halálos veszedelmet, mert megsemmisítené az ózonréteget.

Gamma-kitörés Forrás: PD-USGOV-NASA.

Emiatt a Napból érkező káros UV sugárzás roppant mód felerősödne, ami rövid idő alatt lezajló, rapid kihalási eseményt okozna. Az asztrofizikusok egy része is egyetért azzal, hogy 447–444 millió éve, az ordovícium időszaki nagy kihalás hátterében egy, a Földhöz viszonylag közeli gamma-kitörés állhatott.

A gamma-kitörés az univerzum egyik különleges jelensége, a távoli múltból már a földi nyomait is kimutatták Forrás: AFP

Az emberiség mindig is ki volt szolgáltatva a természeti erőknek, és nemcsak a múltban volt így, hanem valószínű, hogy a jövőben is így lesz. Az emberiségre azonban nem az óriásaszteroidák, és még csak nem is a szupervulkánok jelentik a legnagyobb közvetlen veszélyt, hanem egy bő százezer éve felemelkedett faj, a Homo sapiens.

(A cikk megjelenését az AMC Networks International Central Europe támogatta.)