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?
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?
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:
"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.
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.
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.
PTm
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Rätsel Maitreya
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