Så räknar du ut hur stor kratern blir
Vad händer om en rymdsten slår ner i ett djupt hav, om man tänker sig att den är lika stor som den som träffade jorden för 65 miljoner år sedan? Hur djupt måste havet vara för att det inte ska bildas stoftmoln eller skapa andra problem? Hur stora blir vågorna?
/Berndt Westerlund, Östersund
Bild: Istock
Svar: Meteoriten som träffade jorden för 65 miljoner år sedan och avslutade dinosauriernas tidsålder har uppskattats vara omkring 10 kilometer stor. Hastigheten var 15–25 km/s, vilket är det typiska för asteroider som träffar jorden.
En sådan meteorit skulle, om den slog ner i det djupaste havet, tränga ända ner till havsbotten. Meteoriten, liksom delar av havsbotten, skulle till stor del bli stoft. En explosion av den storleken skulle expandera till den övre atmosfären och materialet skulle spridas över hela jordklotet. Ut från kratern skulle en många kilometer hög vägg av vatten röra sig från nedslagsplatsen och torrlägga havsbotten. Efter omkring någon minut skulle vattnet vända och fylla den nybildade kratern. Stora mängder vatten skulle rusa från alla håll till kraterns mitt och där krocka och på nytt röra sig utåt i en cirkelformad våg. Denna nya våg skulle skapa tsunamier vid kusterna.
Så här kan man räkna: mängden energi (w) som frigörs vid en sådan kollision beror på massan (m) och framför allt på meteoritens hastighet (v). Energin är w = ½mv2. När en projektil (meteorit) träffar sitt mål (jorden) har densiteten hos meteoriten och jorden betydelse för hur djupt den tränger ner. Jordens kontinentalskorpa har normalt en densitet på cirka 2 700 kg/m3, medan havets är 1 000 kg/m3. Stenmeteoriten kan antas ha en densitet på runt 3 400 kg/m3.
Järnmeteoriten som skapade den 1,2 kilometer stora kratern i Arizona har inspirerat forskare att formulera modeller för meteoriters penetrationsdjup. Flera olika resultat har kommit fram. Låt oss använda Jay Melosh formel där djupet (d) kan uppskattas till d ≈ L√(ρp / ρm), där L är projektilens diameter och ρp respektive ρm är projektilens och målets (markens) densitet. På land tränger meteoriten ner 1,1 gånger diametern och i vatten 1,8 gånger diametern. Så djup blir dock inte den slutgiltiga kratern, eftersom den direkt efter smällen delvis fylls på nytt.
Om man involverar energimängden (w) så blir enligt Melosh det modifierade djupet = d/w1/3. Att (w) står i nämnaren innebär alltså att djupet blir mindre då nedslagshastigheten ökar. Detta beror på att större energimängd får meteoriten att smulas sönder fortare.
Den bästa boken om nedslagsprocesser är fortfarande Jay Melosh Impact Cratering: A Geologic Process från 1989. Den kan dock vara både svårfunnen och svårläst. Jag vill därför rekommendera en i alla avseenden mer lättillgänglig publikation av Bevan French från 1998, Traces of Catastrophe: A Handbook of Shock-Metamorphic Effects in Terrestrial Meteorite Impact Structures, som finns på nätet.
/Erik Sturkell, professor i tillämpad geofysik, Göteborgs universitet
