Was wäre, wenn der Trinity-Test die Atmosphäre entzündet hätte? Könnten wir überleben?

In den frühen Tagen des Manhattan-Projekts gab es eine kurze Angst, basierend auf einigen Berechnungen von Edward Teller, dass eine Atombombe die Atmosphäre entzünden würde. Später wiederholten sie die Berechnungen und kamen zu dem Schluss, dass die Wahrscheinlichkeit sehr gering war (etwa eins zu drei Millionen).

Was wäre, wenn wir in dem Universum lebten, in dem dieses unwahrscheinliche Ereignis stattfand, und der Trinity-Test die Atmosphäre so entzündete, wie Teller es vorhergesagt hatte?

  • Könnte jemand in Amerika den Rest der Welt davon in Kenntnis setzen, kurz bevor er verbrannt wird?
  • Würde sich die Wellenfront der brennenden Atmosphäre langsam genug bewegen, dass die Menschen, sagen wir, in Indien genug Zeit hätten, ein paar Leute zusammenzuziehen und sie irgendwo unterzubringen, wo sie eine Überlebenschance haben könnten (zumindest für mehr als ein paar Tage)? Und welchen Ort könnten sie nutzen?
  • Gibt es ein vernünftiges Szenario, in dem sie beispielsweise ein paar Monate oder ein Jahr überleben und diese Zeit nutzen könnten, um einen Weg zu finden, auf der jetzt absolut unfruchtbaren Erde zu überleben (wäre die Atmosphäre verschwunden oder würde sie sich nur in etwas ganz anderes verwandeln?).
  • Wenn sie es schaffen würden, an ihrer elenden Existenz festzuhalten und Nachkommen zu zeugen, gibt es dann eine Möglichkeit, die Atmosphäre über viele Generationen hinweg wiederherzustellen?
  • Wenn nicht, und die Menschheit dem Untergang geweiht ist, würde das Leben auf der Erde überleben?

Da die armen Seelen in diesem Universum großes Pech hatten, können wir ihnen etwas Glück in der wenigen Zeit gönnen, die sie haben, um sich selbst zu retten: zur richtigen Zeit am richtigen Ort zu sein und so weiter. Die Chancen stehen offensichtlich gegen die Menschlichkeit, daher könnten sie hier und da eine kleine Pause einlegen, aber wir gehen nur von einem spektakulären Zufall aus.

BEARBEITEN: Ich werde die Torpfosten hier leicht verschieben (mit Entschuldigung an die Autoren der vorhandenen Antworten), weil wir in Diskussionen über die Kernphysik geraten, die ich zu vermeiden gehofft hatte.

Lassen Sie uns also Folgendes hinzufügen: Der Test verursacht eine sehr, sehr leicht selbsterhaltende Kernreaktion. Technisch gesehen würde dies exponentiell zunehmen, aber die Rate ist so langsam, dass das Ergebnis eher so aussieht, als ob die Welt in Flammen steht, als dass die Welt explodiert. Kann ein schnell denkender Amerikaner einen schnell denkenden Inder vor der Wellenfront des Feuers benachrichtigen?

Gibt es einen Ort, an dem sich Menschen mit Vorwarnung mit Sauerstoff und einigen Pflanzen abschotten können? Es ist nicht nötig, darauf hinzuweisen, dass ein Überleben sehr unwahrscheinlich ist, aber mit etwas Glück gibt es eine Möglichkeit, wie wir einfach durchkommen oder uns zumindest noch ein paar Wochen festhalten können.

EDIT2 : Um noch deutlicher zu werden: Bei dieser Frage geht es nicht um Physik, sondern um Logistik . Der Trinity-Test gibt uns nur einen geeigneten Zeitpunkt (dh das technologische Niveau) und einen grundlegenden Mechanismus, an dem wir arbeiten können, um die Parameter festzulegen. Die Frage ist, ob es eine Möglichkeit zum Überleben gäbe, wenn die Atmosphäre brennen würde. Wie würden wir die Botschaft aus Amerika herausbekommen? Wie viel Zeit hätten die Menschen in Europa und Asien? Welche Strukturen, die 1945 existierten, würden es einem ermöglichen, zu überleben, bis die Atmosphäre verbrannt war. Wenn Sie in Indien sind und erfahren, dass die Welt in einer Stunde in Flammen stehen wird, welche Maßnahmen sollten Sie ergreifen?

Verwandte: worldbuilding.stackexchange.com/questions/47424/… Die eigentliche Antwort scheint zu sein, dass es einfach nicht passieren würde , aber sie hatten zumindest einen Mechanismus im Sinn, wie es passieren könnte, wenn es passieren würde, also tun wir es nicht müssen über geringe Wahrscheinlichkeit vs. physikalisch unmöglich streiten.
Mir ist klar, dass wir die Eigenschaften einer Kettenreaktion, die im Grunde nicht passieren kann, irgendwie in den Griff bekommen müssen. Wenn es hilft, stellen Sie sich vor, dass es in dieser Welt ein unentdecktes physikalisches Prinzip gibt und der Dreieinigkeitstest im Grunde wie das Anzünden eines Streichholzes in einem mit Gas gefüllten Raum ist, so dass der Effekt der eines Gases wäre, das relativ langsam verbrennt (im Vergleich zu eine nukleare Explosion). Es ist jedoch eine Kettenreaktion, und jede Atmosphäre, die die Menschheit bewahren möchte, muss abgeriegelt werden.
Ich mag die Antwort, die Sie @BenRW ausgewählt haben, also nur ein Kommentar - "Wenn nicht, und die Menschheit dem Untergang geweiht ist, würde das Leben auf der Erde überleben?" Die meisten der Antworten und Fragen befassen sich mit reiner Physik. Ich bin mir nicht sicher, ob ich irgendetwas gesehen habe, das die Ozeane der Erde berücksichtigt. Meine Haltung wäre ja, das Leben in den Ozeanen und großen Seen würde überleben, die Dinge würden neu starten und die Evolution wird zurückgesetzt (an Land). Ich gehe davon aus, dass es zu einem Neustart der Menschen kommen könnte, wenn es irgendwelche „Menschen“ mit genügend DAN-Variationen und Ressourcen gegeben hätte, die unter Wasser leben.
@EnigmaMaitreya Würden die Ozeane überleben? Wie viel der Ozeane würde durch die Hitze der brennenden Atmosphäre verdampfen, und wie viel würde verkochen, wenn der Feuersturm sich selbst ausgebrannt hat und keine Atmosphäre mehr übrig ist (oder würde es eine Atmosphäre geben)?
Nun, es gibt Wasser als Dampf oder wenn Sie einen Wärmeaustausch wünschen. Sie haben also einen aktiven Wärmeaustausch gegen die Wärme, die erforderlich ist, um das "Feuer" aufrechtzuerhalten. Der Wärmeaustausch wird zweifellos ... Luftbewegungen in allen 3 Achsen verursachen. Wasser enthält die Elemente für unsere Atmosphäre. Wahrscheinlich ist es erforderlich, das Volumen des Wassers auf der Erde im Vergleich zum Volumen der beteiligten Komponenten der Atmosphäre zu kennen. Ich denke, dass die Frage am Ende lauten könnte: Kann sich das Ereignis lange genug aufrechterhalten, um das Wasser der Erde zu 100% zu verdampfen?

Antworten (4)

Wenn es gezündet hätte, wäre es eine nukleare Explosion gewesen, die zumindest selbsterhaltend gewesen wäre.

Wenn es auch nur etwas mehr als selbsterhaltend wäre, würde es exponentiell wachsen (sowohl im rhetorischen Sinne von „schnell“ als auch im mathematischen Sinne der wiederholten Verdoppelung seiner Größe in konstanter Zeit), bis ihm der Treibstoff ausgeht.

In beiden Fällen würde überhaupt kein Leben überleben. Im absoluten Minimalfall – wo es sich nur gerade selbst erhält – wäre es eher ein permanentes Feuer als eine Explosion, aber selbst das würde schließlich den gesamten Stickstoff in der Luft in Sauerstoff umwandeln und keinen mehr für das Pflanzenleben übrig lassen.

Im extremeren Fall und angesichts der Tatsache, wie schnell nukleare Kettenreaktionen dazu neigen, sich zu verdoppeln, würden alle Ozeane zuerst kochen, dann ionisieren, dann würde der gesamte Wasserstoff (oder zumindest Spuren von Deuterium) verschmelzen, und dort wäre nirgendwo auf der Welt Wasser übrig.

Wenn es schnell genug war und wenn einer von Stephen Hawkings Kommentaren in A Brief History of Time richtig ist, dann könnte der Planet durch die Wucht der Explosion sogar in ein Schwarzes Loch kollabieren:

Solche Bedingungen könnten in einer sehr großen Wasserstoffbombe auftreten: Der Physiker John Wheeler hat einmal ausgerechnet, dass man, wenn man all das schwere Wasser aus allen Ozeanen der Welt nehmen würde, eine Wasserstoffbombe bauen könnte, die die Materie im Zentrum so stark komprimieren würde, dass a Schwarzes Loch würde entstehen. (Natürlich wäre niemand mehr da, der es beobachtet!)

Für zusätzlichen Spaß sorgte die Entdeckung, dass sogar schlecht angereicherte Lithium-verstärkte Fusionsbomben weit nach dem Trinity-Test waren ( Castle Bravo und Castle Romeo waren beide stärker als vorhergesagte Berechnungen). Sie wussten es nicht, aber wenn es eine sich selbst erhaltende Kettenreaktion in der Atmosphäre gegeben hätte, die so extrem war wie befürchtet, hätten die Spuren von Lithium allein eine ähnliche Wirkung gehabt wie „die gesamte Erdkruste jetzt ist aus einem Sprengstoff hergestellt, der um ein Vielfaches stärker ist als die gleiche Masse Dynamit". Das ist, was, 5–70 Kilometer tief?

Bearbeiten, weil Frage bearbeitet wurde:

Da es sich sowieso um ein kontrafaktisches Szenario handelt, können Sie das Slow-Burn-Szenario so schnell oder so langsam machen, wie Sie es möchten. Sie könnten sogar Menschen in einem versiegelten Gewächshaus ( Biosphere 2 -Stil) überleben lassen, das in der örtlichen Landeshauptstadt Albuquerque nach der Detonation gebaut wurde, indem Sie das nukleare "Feuer" so langsam "brennen" lassen, dass die Rezirkulation von Stickstoffbrennstoff relevanter für die ist sterbende Welt als das Fortschreiten der Flamme.

Dann können die Leute alle stickstoffreichen Feststoffe und Flüssigkeiten (z. B. Düngemittel auf Ammoniakbasis) horten, und wenn das Feuer seinen eigenen Brennstoff ausgebrannt hat, können die Protagonisten langsam damit beginnen, die Welt wieder aufzubauen, die jetzt nur noch ein bisschen mehr ist bewohnbarer als der Mars, eine künstliche Biosphäre nach der anderen.

Oder, wenn dies nur ein Vorwand für eine Apokalypse ist, können Sie es genau schnell genug machen, dass nur eine abgelegene Wissenschaftsbasis in Kerala, die zufällig ein Klon von Biosphere 2 ist, Zeit hat, sich von der Welt abzuschotten.

Bearbeiten 2 wegen der zweiten Frage bearbeiten:

Logistisch:

  • Es wäre einfach, sich zu Wort zu melden (Radio)
  • Ein Überleben mit reinen Dingen, die 1945 erfunden worden waren (und nicht mit Dingen, die gebaut werden könnten , wenn die Menschen die Vorstellungskraft hätten), war nicht möglich. Langfristiges Überleben nach jedem Ereignis, das als "die Atmosphäre entzündet" bezeichnet werden könnte, würde entweder ein Biosphere 2 (fertiggestellt im September 1991 ) oder ein Atom-U-Boot (das erste, das im Januar 1955 für Seeversuche gestartet wurde ) erfordern.
Meerwasser kann eine Fusionskettenreaktion nicht aufrechterhalten. Während die Gesamtmenge an schwerem Wasser in den Ozeanen beträchtlich ist, kann es nur fusionieren, wenn es konzentriert wird. Siehe meine Antwort hier für die blutigen mathematischen Details. Kurz gesagt, die zur Aufrechterhaltung einer Fusionsreaktion in Meerwasser erforderlichen Energien sind höher als die Ausgangsenergie dieses Meerwassers, sodass keine Kettenreaktion möglich ist.
Wenn die Kettenreaktion überhaupt möglich ist, ist dies der einzige Ort, an dem ich sie sehen kann. Das und die Sonne, die zig Milliarden Jahre früher stirbt und viel heißer wird.
Wie schnell würde sich die Wellenfront also im absoluten Minimum ausbreiten? Könnte jemand Indien benachrichtigen, den Leuten sagen, sie sollen sich in tiefen Minenschächten einschließen?
Entschuldigung, Ihre letzte Aussage ist völlig falsch. Die Spuren von Lithium in der Erdkruste würden niemals eine Kettenreaktion auslösen. Das Lithium in Castle Bravo wurde gespalten, was zu anderen fusionsfähigen Materialien führte, die dann die Ausbeute der Bombe weiter erhöhten, als es der Fall gewesen wäre, wenn das Lithium nicht verunreinigt worden wäre.
@kingledion Wenn wir über die Realität sprachen, stimmten wir zu, in Wirklichkeit kann es das nicht – aber in der hypothetischen und kontrafaktischen Welt, in der eine Atombombe ausreichte, um das außer Kontrolle geratene Fusionsszenario auszulösen, vor dem Teller gewarnt hatte, war Meerwasser eine notwendige Komponente. In dem Szenario, in dem es um die Frage ging, würden H₁ und H₂ im Meerwasser verschmelzen.
@Peter hat meine Antwort bearbeitet, um Ihre Bearbeitung abzudecken - das absolute Minimum ist "Es breitet sich nicht aus, es ist nur am kritischen Rand der Selbsterhaltung. Der Feuerball sitzt einfach da und verbraucht langsam einen Hauptbestandteil der Atmosphäre."
@jwenting Ich habe gerade die Wikipedia-Seite noch einmal gelesen und ich denke, wir sprechen über dasselbe. Ich sagte eher "verbesserte Fusionsbomben" als "verschmolzen" selbst - in Castles Bravo und Romeo wurde Li7 nicht berücksichtigt, weil sie Li7 + n => Li8 => Be8 = (Sekunden) > α + α annahmen, als es mehr war wie Li7+n =("schnell")> α+Η3+n. In der unwirklichen Welt, in der eine außer Kontrolle geratene Reaktion wie diese sogar möglich war, ist es nicht unvernünftig zu erwarten, dass Lithium hinzugefügt wird. Obwohl, da es sowieso kontrafaktisch ist, wie viel Wirkung es hat, wie viel Sie wollen. :P
@BenRW ja, aber Ihre Behauptung, dass der Mechanismus stark genug ist, um die gesamte Kruste des Planeten in eine Fusionsbombe zu verwandeln, ist falsch.
Ich glaube, dass die kontrafaktische Natur der Frage dies zulässt, und ich sagte eher "explosiv" als "Fusion" an sich (meine Logik lautet: Li ist ~ 70 ppm und Kernreaktionen sind ~ 1e6-mal energiereicher als chemische Reaktionen).
@BenRW danke für die Ergänzung. Die Biosphäre würde jedoch sicherlich schnell untergehen, wenn sie in Flammen gehüllt wäre. Außerdem gehe ich nicht davon aus, dass 1945 solche Projekte liefen. Tut mir leid, wenn das pedantisch erscheint, aber das ist wirklich das, was ich mit dieser Frage erreichen wollte: die Logistik des Überlebens und nicht die Besonderheiten der Atmosphäre wird verbrannt.
@Peter Prost; Ich habe meiner Antwort einen weiteren Abschnitt hinzugefügt, hoffentlich hilft das beim logistischen Teil der Frage?
Ich habe niemanden gesehen, der das „Volumen“ der Ozeane, Seen und Flüsse wie in Wasser anspricht. Nun, ich denke, ich sollte besser die Eiskappen und Gletscher einwerfen. Ich würde also gerne wissen, ob Sie das berücksichtigt haben, und wenn nicht, was bedeutet das NICHT für die Entzündung und Ausbreitung, sondern für das Ergebnis?

"Ignite the atmosphere" worries concerned a chemical reaction not a nuclear one. The reaction of Nitrogen with Oxygen is exothermic, so in theory could be self-sustaining. However it has a very high activation energy, so it only happens at high temperatures (like in the cylinders of a car engine to a small extent). If the heat escapes faster than the reaction generates more heat, then this sort of fire dies out rather than propagating itself.

Wir hatten einige ziemlich große Waldbrände und mehrere nichtnukleare Explosionen im Kilotonnenbereich. Keine atmosphärische Zündung. Es gibt auch geologische Beweise für Meteoriteneinschläge mit hohen Megatonnen. Wieder keine atmosphärische Zündkatastrophe. Also testeten sie die Bomben. Es war ungefähr so ​​riskant (in dieser speziellen Frage), wie die neueren Sorgen um den LHC. Wenn es passieren könnte, wäre es bereits passiert und wir wären nicht hier.

Wahrscheinlich.

Kannst du das verlinken? Andere Antworten zitierten NN-Kernreaktionen.

Das Papier im verlinkten Beitrag von @Peter ist relevant. Es zeigt, dass Stickstoff-Stickstoff-Reaktionen hauptsächlich aufgrund der hohen Coulomb-Barriere nicht stattfinden können: Eine thermische Energie von 8,6 MeV zur Überwindung der Barriere entspricht absurden 100 Milliarden K. Es ist nur schwer, Partikel auf dieser Temperatur zu bekommen und zu halten. Sogar Sterne, die am Tag vor ihrer Supernova eine Siliziumfusion durchlaufen , machen nur etwa 3 Milliarden Kelvin.

Bei so hohen Temperaturen ist der Temperaturverlust durch jeden Mechanismus so extrem und so schnell, dass die Wahrscheinlichkeit, dass eine Kettenreaktion auftritt, statistisch gleich null ist.

Angesichts dieses Stücks Nuklearwissenschaft macht Ihre Frage nicht viel Sinn. Damit eine Kettenreaktion zustande kommt, muss eines von drei Dingen zutreffen.

  • Ich rechne damit, dass Little Boy (15 kT TNT, etwa die Energie bei Trinity) genug Energie hat, um nur 1 kg Wasser auf 100 Milliarden Kelvin zu bringen. Irgendwie muss also die gesamte Energie einer Atombombe in 1 kg Wasser enthalten sein. Das ist nicht wirklich möglich.

  • Die Gesetze der Physik sind unterschiedlich, und die Coulomb-Barriere für die NN-Fusion oder der Wirkungsquerschnitt für die NN-Fusion sind unterschiedlich. Dies wird in der Sternenphysik sicherlich wichtiger sein als bei Atombomben, mit unbekannten Auswirkungen auf den Rest des Universums. In diesem Fall ist es weniger interessant zu wissen, ob die Welt eine NN-Kettenreaktion überleben würde, als zu wissen, ob Sterne und Planeten überhaupt entstehen könnten.

  • Es gibt keine Kettenreaktion.

So oder so, es gibt keine wirkliche Möglichkeit, Ihre Frage zu beantworten. Es genügt zu sagen, dass diese Kettenreaktion nicht stattfinden konnte.

Dies scheint die Frage nicht zu beantworten. Die Frage ist "ob es passiert ist".
@TimB Dies ist eine Antwort von "schlechten Annahmen". Wenn „es wirklich passiert ist“, funktioniert die stellare Nukleosynthese in eurer Welt auch anders, also wer weiß, was dann passieren würde. Zusammenfassend kann es nicht in einer "alternativen Geschichte" passieren, wie das Tag sagt.

Es gibt einen Weg, wie dies passieren könnte: Wenn die Erde eine kleine Menge Wasserstoff >4% in der oberen Atmosphäre hätte, dann hätte die Spitze einer ausreichend großen Atomexplosion (z. B. Tsar Bomba 57MT) sie gezündet.

Die Auswirkungen wären sehr schlimm, ein globaler Feuersturm, der mit dem des KT-Ereignisses konkurriert, eine Erwärmung der Oberfläche um über 100 ° C in wenigen Sekunden usw. Die gute Nachricht ist, dass das Blitzsieden der Ozeane hier ein wenig helfen würde, ebenso wie die Abkühlung ziemlich schnell sein und so könnte ein einfaches Leben überleben. Der Sauerstoffverlust würde hier etwa 10-20% für ein minimales Ereignis betragen, das im Extremfall schwerwiegend wäre und viele Lebensformen innerhalb weniger Stunden ersticken würde.

In diesem Fall wäre die alternative Geschichte, dass während der ursprünglichen Entstehung der Erde komplexe Metall-Wasserstoff-Verbindungen in tiefen geologischen Formationen eingeschlossen und später erhitzt wurden und das H2 entwich, zB während einer Reihe von massiven Unterwasser-Vulkanausbrüchen. Tatsächlich können wir Methan (CH4)-Clathrate sehen, daher ist dies nicht völlig unplausibel, da das benötigte Volumen real recht gering sein könnte. Multiplikationseffekte, dh Stickstoff und Sauerstoff, die sich zu Nitriten verbinden, würden den Schaden ebenfalls erhöhen, aber ironischerweise ist dies ohnehin nur eine vergrößerte Version dessen, was bei Blitzeinschlägen passiert.