Könnte das Leben einen Polsprung überleben, der durch eine Asteroidenkollision verursacht wurde?

Ganz klar ist die Theorie dieses Mannes Quatsch. Eine massive Kollision könnte die Neigung der Erdachse verändern, aber das wäre ein höllisches Drehmoment. Die Kollision würde auch nicht mit einem Asteroiden stattfinden, sondern mit einem anderen Planeten, der möglicherweise so groß wie der Mars ist. In der jüngeren geologischen Geschichte ist eindeutig nichts dergleichen passiert, obwohl die Erde einige 100 Millionen Jahre nach der Gravitationsakkretion eine Kollision dieser Größenordnung erlitt. Ein Stück von der Kollision splitterte ab und bildete den Mond. Dieser andere Planet befand sich wahrscheinlich in einem Resonanzzustand um einen Lagrange-Punkt.

Dies wäre eine verheerende Kollision, die diesen Planeten zweifellos in etwas anderes verwandeln würde. Das Sonnensystem hat solche Kollisionen seit seiner frühen Entwicklung nicht erlebt. Das Sonnensystem ist jetzt bieder und respektabel. Velikovsksche Dinge passieren einfach nicht.

Beginnen wir mit der Auswahl von Koordinaten. Die Umlaufbahn der Erde definiere die xy-Ebene. Nehmen Sie an, dass die Bahnachse der Erde unmittelbar vor der Kollision in x-Richtung zeigt$(1,0,0)$. Ich gehe davon aus, dass die Erde den Asteroiden absorbiert und dass nach der Kollision die Achse geändert wurde$(\sin(27),0,\cos(27))$wobei 27 das aktuelle Gradmaß der Erdachse ist. Also die relative Änderung des Drehimpulses für die Erde
$(1,0,0) - (\sin(27),0,\cos(27)) = (0.55,0,-.89)$
Dies ist ein Vektor der Länge 1,05, und daher muss der Drehimpuls des Asteroiden das 1,05-fache des Drehimpulses der Erde betragen.

Machen Sie die Annäherung, dass die Erde eine Kugel mit konstanter Dichte ist. Dann ist sein Drehimpuls gegeben durch$0.4 M_e\omega\;R_e^2$Wo$M_e,R_e$sind die Masse und der Radius der Erde und$\omega$ist seine Winkelgeschwindigkeit der Drehung. Wir haben
$M_e = 6\times 10^{24}\;kg\;\;\;R_e = 6.4\times 10^6\;m,\;\;\;\omega = 2\pi/(24\;hours) = 2\pi/ (86400\;sec)$.
Ich verwende hier schlampige Annäherungen; Die Erde hat keine konstante Dichte, ich verwende nicht den Sterntag usw. Dies ergibt$7\times 10^{33}\;kg\;m^2/s$als ungefährer Drehimpuls, der vom Asteroiden beigetragen wird.

Die Formel für den Drehimpuls ist Masse x Geschwindigkeit x Radius. Dies ist maximal, wenn der Radius maximal ist; für einen Asteroiden, der die Erde trifft, geschieht dies, wenn der Radius gleich dem Erdradius ist, dh$6.4\times 10^6\;m$. Dividiert man den Drehimpuls des Asteroiden dadurch, erhält man seinen linearen Impuls:
$P_a = 7\times 10^{33} / 6.4\times 10^6 = 10^{27}\;kg\;m/s$

Der Grund, warum ein relativ kleiner Asteroid alles Leben auf der Erde auslöschen kann, liegt an der kinetischen Energie, die er trägt. Beim Aufprall wird die kinetische Energie in Wärme umgewandelt. Wenn der Asteroid groß und schnell genug ist, erhöht die Hitze die Temperatur der Atmosphäre so weit, dass die Ozeane abkochen und sogar die verbleibenden Salzablagerungen verdampfen.

Da die kinetische Energie proportional zum Quadrat der Geschwindigkeit ist, während der Impuls nur proportional zur Geschwindigkeit ist, nehmen wir an, dass sich unser Asteroid so langsam wie möglich bewegt. Die Fluchtgeschwindigkeit der Erde beträgt 11 km pro Sekunde; Um eine langsamere Geschwindigkeit zu erreichen, müsste ein Asteroid sehr viel Glück haben. Bei der Berechnung der kinetischen Energie des Asteroiden gehen wir also von einer sehr konservativen Geschwindigkeit von 5 km/s aus.

Putten$10^{27} = 5000 m$wir finden die Masse des Asteroiden als$2\times 10^{23}$Kilogramm. Geht man von einer spezifischen Dichte von 5 bzw. 5000 kg pro Kubikmeter aus, ergibt sich für den Asteroiden ein Radius von 2000 Kilometern bzw. ein Durchmesser von 5000 km. Das ist weit mehr als genug, um alles Leben auf dem Planeten zu zerstören.

Die kinetische Energie des Asteroiden ist
$0.5\times 2\times 10^{23}\times (5000)^2 = 2.5\times 10^{30}$Joule
$= 6\times 10^{14}$Megatonnen.

Mit anderen Worten, die Kollision würde zur Freisetzung von kinetischer Energie führen, die der Explosion von 600 Millionen Millionen Wasserstoffbomben entspricht, jede mit einer äquivalenten Energie von einer Million Tonnen Sprengstoff. Die Erdoberfläche beträgt 500 Millionen Quadratkilometer oder 500 Millionen Millionen Quadratmeter. Die Energiefreisetzung ist also gleichbedeutend damit, dass auf jedem Quadratmeter der Erdoberfläche eine 1-Megatonnen-Bombe explodiert. Und da das verdampfte Gestein aus der Explosion leichter als Gestein ist, kondensiert dieser Dampf an der Oberfläche und überträgt seine Wärme auf die Oberfläche.

Ein Video von einem 500 km langen Asteroiden, der die Erde trifft (1/1000 des Volumens, das notwendig ist, um die Erdachse zu ändern), finden Sie unter:
http://www.youtube.com/watch?v=vZiZU42sn6w

Noch mehr als die Kollision wäre es schwierig zu erklären, warum die Erdachse überhaupt in der Umlaufbahnebene liegen würde. Die "Standard"-Neigung für die großen Planeten im Sonnensystem ist nahezu senkrecht zur Umlaufbahnebene (seit der Laplace-Theorie der Planetenentstehung gut verstanden, mit einigen Einschränkungen), und Neigungen, die so groß sind wie die von Uranus und Venus, erforderten sehr große Kollisionen.