Wenn ein Lichtgeschwindigkeits-Impaktor die Erde "abschneiden" würde, würde das resultierende Tal für geologische Zeitspannen stabil bleiben?

Nehmen wir an, einige Außerirdische schleudern einen Super-Super-Duper-Lichtgeschwindigkeits-Impaktor auf die Erde.

Sie trafen kaum.

Anstelle eines direkten Treffers durch das Massenzentrum "schneidet" der Impaktor die Erde ab. Im Grunde ist es eine Sekantenbahn , bei der der Eintrittspunkt und der Austrittspunkt ungefähr 450 Kilometer entfernt sind ( EDIT: NICHT 450 KILOMETER, UNGEFÄHR 597 KILOMETER; MEINE ANFANGSRECHNUNG WAR FALSCH ) in einer geraden Linie voneinander entfernt. Es tritt sauber ein und aus; Im Grunde hat die Erde ihr nicht viel Energie entzogen. Wie Alexander betonte, besteht es wahrscheinlich aus so etwas wie entarteter Materie. Woraus es besteht, ist irrelevant; Was zählt, ist das zurückgelassene Tal/der Graben/Kratzer in der Erde.

Ignorieren Sie natürlich die Auswirkungen dieses Dings auf das Leben auf der Erde. Es ist wahrscheinlich alles tot, wenn man bedenkt, wie viel Energie in die Atmosphäre abgegeben wird.

Wenn meine Rechnung stimmt, ergibt sich ein Tal, das ungefähr 600 Kilometer lang, perfekt gerade und an seiner breitesten Stelle ungefähr 7 Kilometer tief ist. Nennen wir es der Einfachheit halber halbkugelförmig, was bedeutet, dass es auch 7 Kilometer breit ist.

Sagen wir auch, dass es im amerikanischen Mittleren Westen zuschlägt.

Würde der Graben, den dieses Ding in die Erde gräbt, über, sagen wir, 2 Millionen Jahre geologisch stabil/erkennbar als Graben bleiben?

Wahrscheinlich ja, aber nicht unbedingt. Betrachten Sie es als Krater eines Meteoriteneinschlags. Außerdem kann der Impaktor nicht "sauber austreten", es sei denn, er besteht aus etwas sehr Dichtem wie entarteter Materie.
@Alexander Dann ist es das, woraus es gemacht ist. Der Punkt ist nicht der Impaktor, sondern der Graben, den er in die Erde gräbt.
Wie groß ist dein Impaktor? Das ist hier eine Überlegung wert, weil es die Eigenschaften Ihres Tals bestimmt; Ein breiteres Tal verhält sich unter geologischen Kräften nicht unbedingt genauso wie ein schmales. Über die Strecke, die Sie beschreiben, ist es durchaus möglich, dass Sie einen Tunnel und gar kein Tal gemacht haben!
@Palarran Ich werde die Frage bearbeiten, um dies klarer zu machen. Das Tal ist (vor der Erosion/Geologie) eine Halbkugel – es ist ebenso breit wie tief, etwa 7 Kilometer.
Selbst wenn es ursprünglich einen Tunnel gemacht hätte, würde der Tunnel im Laufe der Zeit wahrscheinlich zu einem Tal zusammenbrechen
@Allan Es macht keinen Tunnel; es geht nicht "durch" die Erde. Es schnitzt stattdessen einen Graben hinein.
Es schnitzt keinerlei Gräben oder Tunnel. Es schmilzt ein Gesteinsbrocken. Geschmolzenes Gestein ist geschmolzen und Flüssigkeiten fließen. (Und das setzt natürlich ein sehr exotisches Material voraus. Jedes normale Material schmilzt von selbst und tritt nicht als einheitlicher Körper aus.) Aber ja, offensichtlich wird die Narbe 2 Millionen Jahre lang sichtbar bleiben. Wir haben hier auf der Erde einige sehr gut sichtbare und sehr viel ältere Einschlagskrater.
@AlexP Ich bin mir ziemlich sicher, dass ein Großteil des Felsens aus dem Weg "spritzen" würde; Bei diesen Geschwindigkeiten und Energien verhält sich Gestein wie Flüssigkeit.
Ja stimmt. Es wird weggespritzt und dabei geschmolzen (und teilweise verdampft). Wie gesagt, die Narbe wird viel länger als 2 Millionen Jahre offensichtlich und sichtbar bleiben. Es wird einfach kein 7 km tiefes Tal sein; es wird sehr viel flacher sein.
Die Wirkung würde weitgehend vom Querschnitt des Impaktors abhängen. Ein winziges (wie ein kleines schwarzes Loch) würde ein geschmolzenes "Einschussloch" in der Erdkruste hinterlassen. Ein größerer (in Autogröße) würde den gesamten Kontinent durcheinander bringen, selbst in diesem Szenario eines schrägen Treffers.
Scott Manley hat ein großartiges Video darüber, warum die meisten Krater kreisförmig sind. youtube.com/watch?v=BCGWGJOUjHY .
@Key_Abrade Das Tal wäre auf seiner gesamten Länge nicht 7 Kilometer tief, nicht einmal am Anfang, bevor es anfing zu erodieren oder sich mit Lava zu füllen, es sei denn, der Impaktor würde langsam genug fahren, um seine Flugbahn fast parallel zur Erdoberfläche zu biegen. Wenn der Impaktor 600 Kilometer in einer geraden Linie reiste, könnte er in der Mitte 7 km tief sein, 0 Meter tief an jedem Ende, 3,5 Kilometer tief an jedem Punkt auf halbem Weg (150 Kilometer) zwischen der Mitte und einem Ende und so weiter einen gleichmäßigen Verlauf. Soll das Tal also nur in der Mitte 7 km tief sein?
@MAGolding Ja.
Entschuldigung, aber " die Erde hat ihr nicht viel Energie entzogen " ist Unsinn. Ein Objekt mit nahezu Lichtgeschwindigkeit, das auf feste Materie auftrifft, führt zu einer nuklearen Degeneration der getroffenen Materie. Gefolgt von der Verschmelzung von allem, was schmelzbar ist, und der Erzeugung des Äquivalents einer kontinuierlichen nuklearen Explosion von mehreren Gigatonnen entlang der gesamten Länge der Traverse. Es wird keinen Krater oder Canyon hinterlassen, es wird einen großen Prozentsatz des gesamten Planeten wegsprengen.
Es wird davon abgeraten, die Frage so zu bearbeiten, dass die Antworten ungültig werden. Es ist besser, eine neue, bessere Frage zu stellen. Auch kann entartete Materie nicht außerhalb eines massiven Gravitationsbrunnens existieren, entartete Materie wird explodiert sein, lange bevor sie die Erde erreicht hat.
@John Ich habe die Frage bearbeitet, weil die Mathematik, die ich dafür gemacht habe, falsch war, was bedeutet, dass jede darauf basierende Antwort falsch gewesen wäre.

Antworten (2)

Entschuldigung, die Physik sagt etwas anderes. (zumindest in der Ausgangsfrage)

Lichtgeschwindigkeits-Impaktor, lassen Sie ihn auf nur 0,9 ° C herunterwählen, nur um ein Element der Realität beizubehalten

Sie geben keine Größe an, behaupten aber, dass es viel Energie in die Atmosphäre abgeben und ein 497 km langes Sekantenloch überleben wird.

Der großartige und leistungsstarke XKCD hat bereits den Weg gezeigt, indem er einen Baseball bei 0,9 ° C betrachtete - einige wichtige Beobachtungen

  1. Bei etwa 0,3 °C sind Sie schnell genug, um die Coulomb-Barriere zu überwinden und sich während der gesamten Reise an der Fusion zu beteiligen, da die Zielatome dem Baseball nicht schnell genug ausweichen können, um eine Kernfusion zu vermeiden

  2. Um die 597 km lange Sekantenreise zu überleben, muss Ihr Impaktor viel mehr Masse haben als ein Baseball (korrigiert einen Fehler, den ich von 450 Meilen gemacht habe, als ursprünglich 450 km).

  3. Während der Sekantenreise wird eine kolossale Energiemenge in die Erde freigesetzt. Viele, viele Atombomben wert.

Das wird eine große Narbe hinterlassen, vorausgesetzt, es ist noch genug Planet übrig.

OP hat die Frage geändert, nachdem ich geantwortet hatte, in der ursprünglichen Frage hat der Impaktor den Planeten während des Transits irgendwie kaum beeinflusst - das habe ich beanstandet, da dies nicht passieren würde.

Zweitens spezifizierte die ursprüngliche Frage keine entartete Materie, aber das ist für die Bestimmung der Größe des Objekts nicht wichtig - es muss notwendigerweise einen viel größeren Durchmesser als ein Baseball haben, um die Wirkung zu haben, das Leben auf dem Planeten durch die Energie zu zerstören beim Durchgang durch die Atmosphäre freigesetzt. Selbst bei 0,9 ° C ist dazu ein Objekt mit großem Durchmesser erforderlich (auch hier wurden Größe und Masse des Impaktors ausgelassen).

Dieses Objekt mit großem Durchmesser wird während seines sekanten Transits Milliarden (Billionen?) Tonnen Materie passieren und während seines Durchgangs Millionen (Milliarden) Tonnen Materie in Energie umwandeln – weitaus größer als die Energie, die durch das Chicxulub-Ereignis freigesetzt wurde.

Unter der Annahme, dass der Impaktor eine Querschnittsenergie von 1 km² hätte, würde die Energie, die durch die Umwandlung von 1 % der Atmosphäre auf seinem Transitweg in Energie freigesetzt wird, etwa 1,4 E25 J betragen - ungefähr das gleiche wie das gesamte Chicxulub-Ereignis - um alles zu zerstören (oder fast alles) Leben aus dem atmosphärischen Transit, der Impaktor muss noch größer sein.

Jeder, der dies mit einem Objekt in Baseballgröße verwechselt, tut mir leid, wenn Sie durch meinen Hinweis auf XKCD in die Irre geführt wurden, der die Verwüstung veranschaulicht, die durch ein Objekt mit 0,9 ° C ausgelöst wurde.

Re: Einwand gegen entartete Materie.

Ich stimme zu, dass die Physik, die wir verstehen, darauf hindeutet, dass entartete Materie nicht außerhalb von so etwas wie einem Neutronenstern oder einem Schwarzen Loch existieren kann, wo die Schwerkraft solche Materie existieren lässt (eine mögliche Ausnahme des theoretischen Stranglets).

Ohne kollabierte Materie macht die Frage allerdings keinen Sinn, da sich normale Materie so anders verhalten würde. Das heißt, wenn es auf die Oberfläche auftrifft, würde es im Grunde zu einem riesigen Plasmaball explodieren, der nicht einem Sekantenweg durch die Erde folgt.

Das ist genauso wie die Tatsache, dass wir das Schneller-als-Licht- Tag in Kombination mit Physik ignorieren - nein, so funktioniert Physik nicht. Genauso wie ich die Beschreibung der Lichtgeschwindigkeit ignoriert und 0,9 ° C angegeben habe

Ich nehme an, ich hätte einfach für die Schließung stimmen können

450 Kilometer, nicht Meilen. Nehmen wir an, dass der Impaktor die gleiche Masse wie ein Baseball hat und sich einfach irgendwie schnell genug bewegt, um einen 7 Kilometer langen halbkugelförmigen Graben in die Erde zu ritzen
*Ruhemasse eines Baseballs.
0,145 kg (1 Baseball) x 0,9 c = 16.865.393.849 Megajoule = 4,03 Megatonnen TNT, was gar nicht so groß ist. Wahrscheinliches Verhalten, auch wenn der Baseball aus "exotischer Materie" besteht, ist ein etwas abgewinkelter Krater, in den der Baseball irgendwo eingebettet ist. Der Abfragende muss die Zahlen ein wenig anpassen.
@GrumpyYoungMan Es würde in der oberen Atmosphäre auseinander platzen. Am Boden würde man ein "Wumm" hören und ein paar Fenster könnten zerbrechen. Es würde keinen Krater geben. Siehe impact.ese.ic.ac.uk/ImpactEarth/ImpactEffects , aber es berücksichtigt keine relativistischen Geschwindigkeiten, also vergrößern Sie die Größe etwas (halten Sie sie klein ), während Sie die gleiche Energie beibehalten. Siehe impact.ese.ic.ac.uk/ImpactEarth/cgi-bin/… für ein Projektil mit der gleichen Energie wie ein 0,9c-Baseball (1 m Kugeleisen bei 9000 km/s).
Wenn der Impaktor jedoch ein Liter entartete Materie mit einer Masse von 6 * 10^14 kg wäre, würde er nicht zerfallen. Es könnte tatsächlich einen Graben ausheben, ohne seine kinetische Energie zu sehr zu verringern. Mir ist nicht klar, warum diese Antwort mit "Physik sagt nein" betitelt ist - was ist falsch daran, viele Atombomben im Wert von Energie zu deponieren, während sie vorbeifliegt? Wie kommt das zu einem „Nein“? Das OP gibt an, dass es alles Leben auf der Erde töten kann, und es ist ihm egal.
@GrumpyYoungMan - die Baseball-Referenz bezog sich nur auf den XKCD-Artikel - wie gesagt, die Masse, die zum Überleben einer sekanten Reise erforderlich ist, muss viel größer sein, da sie einer kontinuierlichen Fusion unterzogen würde.
@KEY_ABRADE es können Impaktoren nicht schnitzen, sie explodieren. Je schneller sie fahren, desto kugelförmiger wird die Explosion. Wenn der Krater 7 km breit ist, wird er auch 7 km lang sein. Wenn Sie es auf 20 oder 10 Grad herunterdrücken, um einen langen Krater zu erhalten, prallt es von der Atmosphäre ab. Das Beste, was Sie bekommen werden, ist eine Reihe von Kratern.
@causative - Ich aktualisiere meine Antwort, um zu reflektieren, warum meine Antwort besagt, dass die Physik nein sagt, weil sie die ursprüngliche Frage widerspiegelt, nicht wie nach dem Posten meiner Antwort überarbeitet.
@GaryWalker Sie sagen 1 km ^ 2 Querschnitt, aber er erwähnte entartete Materie, dh das Zeug in einem Neutronenstern. Ein einziger Liter entartete Materie mit einem Querschnitt von 100 cm² würde leicht ausreichen, um 450 km Gestein zu durchdringen, wenn es schnell genug ginge; es übertrifft das gesamte Gestein um 10 ^ 7. Es ist immer noch unklar, wozu Sie sagen, dass die Physik "nein" sagt. Nichts in dem Szenario, das Sie entworfen haben, widerspricht irgendetwas im OP.
@causative - entartete Materie wurde hinzugefügt, nachdem ich die Frage beantwortet hatte. Aber haben Sie den Teil gelesen, in dem es darum geht, dass allein durch atmosphärische Einwirkungen genug Schaden entstehen muss, um alles Leben zu zerstören – deshalb sollte ich auch sagen, dass die Querschnittsfläche 1 km² überschreiten muss.
@ursächliche entartete Materie kann nicht außerhalb eines massiven Gravitationsbrunnens existieren, es gibt keine kleine Masse entarteter Materie, ein solches Objekt würde sofort explodieren, ohne dass ein Aufprall erforderlich wäre.
@GaryWalker Die Frage lautete: "Ignorieren Sie die Auswirkungen auf das Leben" - es gab keine Anforderung, alles Leben zu zerstören, nur dass es akzeptabel war, wenn dies der Fall war. John, es ist nicht klar, dass von Neutronen entartete Materie explodieren würde. Siehe physicalforums.com/threads/… für mehrere unterschiedliche Meinungen; Die starke Kraft kann Neutronen zusammenhalten, oder der Neutronentartungsdruck kann sie auseinander zwingen. Wie auch immer, das ist Science-Fiction, also haben die Außerirdischen vielleicht eine zusätzliche Methode, um es zusammenzuhalten.
@causative - ignorieren Sie die Auswirkungen auf das Leben, bedeutet nicht, dass die Tatsache, dass die Auswirkungen auf die Atmosphäre allein wahrscheinlich alles Leben auslöschen werden, selbst unbedeutend ist, nur dass das Ergebnis auf das Leben für die Frage nicht relevant ist - dies ist ein großer Impaktor

Würde der Graben, den dieses Ding in die Erde gräbt, über, sagen wir, 2 Millionen Jahre geologisch stabil/erkennbar als Graben bleiben?

Ja.

Es ist nur meine Meinung, aber ich glaube, dass der Aufprall dieses Objekts die bestehende Atmosphäre vollständig zerstören, sie verbrennen oder wegreißen würde. Ich glaube, was übrig bleiben würde, wäre ein öder Planet, der für Vakuum offen ist, also würde es keinen Regen, keinen Wind, überhaupt kein Wetter geben, um Erosion zu verursachen. Eine dünne Atmosphäre kann schließlich entstehen, wenn das Wasser in Grundwasserleitern langsam verdampft ... aber ich bezweifle, dass das ausreichen würde.

Nehmen wir an, mit welchen Mitteln auch immer, die Atmosphäre blieb intakt...

Es wird angenommen, dass das Aussterben der Kreidezeit und des Paläogens ein Asteroideneinschlag war, der zum Verlust von 75 % der Pflanzen- und Tierarten auf der Erde führte. Es war kein Event mit Lichtgeschwindigkeit. Weit davon entfernt. Deshalb gilt mein bisheriger Glaube.

Aber nehmen wir an, dass wir Masse und Geschwindigkeit anpassen, um den gesuchten Graben zu erhalten, ohne alles auf der Erde zu töten und die Atmosphäre zu zerstören. Würde der Graben 2.000.000 Jahre halten?

Es wird angenommen, dass der Grand Canyon zwischen 5 und 70 Millionen Jahre alt ist . Wir haben also den Beweis, dass Ihr Canyon so lange halten kann, wie Sie es erwartet haben.

Irgendwie...

Das Problem ist, dass Sie durch einige riesige Grundwasserleiter reißen . Die Natur von Grundwasserleitern besteht darin, sich mit Wasser zu füllen. Obwohl der Grand Canyon also schon sehr lange existiert, hat er dies ohne nennenswerten Regen und nur als Fluss getan.

Ihr Graben würde sich mit Wasser füllen und zum größten Binnenmeer werden, das die Erde je gesehen hat.

Schlimmer noch, die Größe des Grabens deutet darauf hin, dass Sie den Mantel entweder in der Mitte durchbohren oder ihm schrecklich nahe kommen würden. Zusammen mit der Hitze beim Durchgang des Impaktors würde dies bedeuten, dass in der Mitte des Grabens ernsthafter Vulkanismus auftreten würde. Würde es ausreichen, die Form des Grabens zu ändern?

Niemand weiß. Niemand kann es wissen. Sobald das Magma zu fließen beginnt, ist es plausibel, dass sich der Großteil des Grabens mit Gestein füllen würde. Die Grundwasserleiter könnten das auffangen oder auch nicht. Regen konnte das aufhalten, oder auch nicht. Es könnte nicht einmal passieren.

Das ist wichtig: Es gibt keine Möglichkeit zu wissen, ob Ihr Graben nach 2 Millionen Jahren immer noch wie ein Graben aussehen würde oder nicht. Am Ende können Sie also das Beispiel des Grand Canyon verwenden, um Ihre Wünsche zu rechtfertigen, oder Sie können die Grundwasserleiter und das Magma verwenden, um das Gegenteil zu rechtfertigen.

"Den Mantel in der Mitte durchbohren oder schrecklich nahe kommen" - nach den Berechnungen von OP würde der Impaktor nur etwa 7 km tief eindringen. Am Zielort (Amerikanischer Mittlerer Westen) ist die Erdkruste etwa 40-45 km dick.
@Alexander Ich bin mir nicht sicher, ob ich den Berechnungen von Key in diesem Fall vertraue. Aber ich könnte mich irren.
@JoinJBHonCodidact Ja, ich war ungenau. Ich habe einen Akkordrechner verwendet; speziell die dritte auf dieser Seite ("Fläche des Kreissegments nach Radius und Höhe"): planetcalc.com/1421 . Ich habe 6371 für den Radius und 7 Kilometer für die Sehnenhöhe eingesteckt und eine Sehnenlänge von ~ 597 Kilometern erhalten, nicht 450. Ich werde OP aktualisieren, um darauf hinzuweisen.
Wenn ein Lichtgeschwindigkeits-Impaktor die Erde "abschneiden" würde, würde das resultierende Tal für geologische Zeitspannen stabil bleiben?
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