Artykuły na tym blogu są nieoficjalnymi tłumaczeniami XKCD What If. Teraz również na Facebooku!

15.03.2013

Eksplozja w Rowie Mariańskim

Oryginalny artykuł: Mariana Trench Explosion

Co by było, gdyby na dnie Rowu Mariańskiego zdetonować bombę jądrową (powiedzmy Car Bombę)?
— Evin Sellin


Zaskakująco niewiele. Zwłaszcza w porównaniu z tym co by się stało, gdyby bombę umieścić tuż pod powierzchnią.

Evin nie jest pierwszą osobą, która myśli o wybuchach jądrowych pod wodą. Takie próby były przeprowadzane wielokrotnie, a wygląda to tak.

Jednak w przeciwieństwie do scenariusza Evina, w podwodnych testach wykorzystywano małe ładunki i umieszczano je na niewielkiej głębokości.

Car Bomba była najpotężniejszym ładunkiem termojądrowym zdetonowanym w historii. Osiągnęła siłę wybuchu równoważną eksplozji 53 megaton trotylu. Rów Mariański jest najgłębszym miejscem ziemskich oceanów. Dno znajduje się tam 11 kilometrów pod powierzchnią wody. Nigdy w historii nie przeprowadzono testu tak potężnej bomby na tak dużej głębokości.

W roku 1962 fizyk Freeman Dyson, znany nam z wcześniejszych rozważań o locie w kosmos na fali uderzeniowej bomby jądrowej, napisał notatkę na temat ośmiu systemów uzbrojenia, które jego zdaniem miały stać się popularne w niedalekiej przyszłości, opisującą potencjalne zastosowania i zagrożenia każdego z nich. Dokument ten został odtajniony, ale nigdy nie został opublikowany. Dzięki uprzejmości syna Freemana, Georga Dysona, mogłem zapoznać się z kopią notatki, którą dostał od ojca.

Jednym z ośmiu pomysłów Freemana jest wykorzystanie gigatonowego ładunku jądrowego jako generatora fal. Opis zawiera dosyć przerażającą wizję efektów wybuchu gigatonowej miny u wybrzeży Ameryki Północnej: "Dokładna ilościowa analiza możliwych skutków nie została przeprowadzona. Zgrubne oszacowania wskazują, że fala uzyskałaby wysokość 60 - 90 metrów, lub wdarłaby się na ląd na głębokość 300 - 500 kilometrów, zależnie która granica zostałaby osiągnięta wcześniej."


Szczęśliwie dla wybrzeża, późniejsze badania przeczą oszacowaniom Freemana. Przełomową pracą w dziedzinie nuklearnych fal oceanicznych był napisany z dużym rozmachem czterystu stronicowy raport Fale wodne generowane przez podwodne eksplozje, stworzony w 1996 roku na zamówienie Ministerstwa Obrony Stanów Zjednoczonych przez Bernarda Le Mehaute i Shena Wanga. Stanowi on wyczerpujący przegląd i podsumowanie wszelkich dostępnych badań na temat fal wywołanych przez wybuchy jądrowe.

Raport opisuje mechanikę bąbla gorących gazów tworzonego przez eksplozję. Jeżeli wybuch następuje płytko pod powierzchnią wody, może on utworzyć całkiem duże fale. Przy odpowiednich warunkach mogą one osiągnąć kilkadziesiąt metrów w pobliżu miejsca eksplozji.


Jednak fale te mają zupełnie inną naturę niż tsunami. Jeżeli fale są naprawdę duże, załamują się dosyć szybko i wytracają większość energii na szelfie w pobliżu brzegu. Takie fale stanowią zagrożenie dla statków, jednak są o wiele mniej niszczycielskie niż bezpośredni atak nuklearny. Kiedy docierają do brzegu, nie są groźniejsze niż fale utworzone przez silny sztorm.

Co się jednak stanie, jeżeli ładunek umieścimy na dużej głębokości?

Eksplozja na dnie Rowu Mariańskiego utworzy szybko rozszerzający się sferyczny bąbel gorącej pary. Wielkość tego bąbla możemy oszacować korzystając z formuły zaprezentowanej w pracy z 1971 roku Ocena różnych teoretycznych modeli eksplozji podwodnych:



Bąbel rozrasta się do około kilometra w kilka sekund, powoduje to niewielkie wybrzuszenie na powierzchni oceanu. Następnie zapada się pod ciężarem dziesięciokilometrowego słupa wody. W ciągu kilkunastu sekund bąbel zmniejsza się do minimalnego rozmiaru, po czym przeważa ciśnienie gazu i bąbel rozszerza się ponownie.

Po trzech czy czterech cyklach bąbel znika kompletnie zamieniając się, według słów raportu z 1996 roku, w "turbulentną masę ciepłej wody i pozostałości po eksplozji". Według tegoż raportu w wyniku powstawania i zapadnięcia się bąbla gazów na powierzchni nie powstaną szczególnie duże fale.

Okazuje się jednak, że ta "turbulentna masa ciepłej wody" ma dosyć istotne znaczenie. Wędrujące ku górze ciepło dociera do powierzchni. Temperatura wody na obszarze wokół miejsca eksplozji przez pewien będzie podwyższona o wiele stopni.


Jesienią 2012 roku nad Rowem Mariańskim przeszła burza tropikalna Sanvu. Kolumna ciepłej wody z naszej eksplozji mogłaby przekazać wystarczająco dużo energii, żeby zamienić Sanvu w tajfun - podobnie jak ciepłe prądy w Zatoce Meksykańskiej zwiększają siłę huraganów. Dodatkowo Sanvu porwałaby drobiny wody zawierające pozostałości po eksplozji, powodując radioaktywny opad na Iwo Jimie.

Oczywiście to dosyć mało prawdopodobny scenariusz. Jeżeli akurat w tym czasie w okolicy nie pojawi się tajfun, rezultat eksplozji nie będzie tak dramatyczny jak mógł sobie wyobrażać Evin.

... ale ...

To się może zmienić gdy do naszego równania wkroczy ten oto kot:

Dosłownie.

Powiedzmy, że w czasie kiedy piszę ten artykuł, kot wskakuje na klawiaturę i staje na przycisku "0", przez co dodaje kilka zer do równania.


Gdyby ocean był odpowiednio głęboki, oraz przy założeniu, że nasz model jest prawidłowy dla tak wysokich energii, bąbel gazu przekroczyłby sto kilometrów średnicy.

Ale oczywiście oceany na Ziemi nie są tak głębokie. Zamiast tego, wybuch wybija dziurę w skorupie ziemskiej na tyle głęboką, że przez chwilę można przez nią zobaczyć gorącą magmę płaszcza.

Około roku 1990, naukowcy zaczęli odkrywać kawałki skamieniałego drewna wymieszane z piaskiem pod wybrzeżem Luizjany i Teksasu. Okazało się, że są to pozostałości lasów porastających Amerykę Północną przed milionami lat, zmyte do morza przez olbrzymie tsunami. Winowajcą okazała się być asteroida lub kometa, która uderzyła w półwysep Jukatan; szerzej znana jako przyczyna zagłady dinozaurów. Znalezione resztki drewna stanowiły zresztą istotny element śledztwa, które doprowadziło do znalezienia liczącego 65 milionów lat krateru Chicxulub. Ta książka opowiada fascynującą historię tego odkrycia.

53000000 megatony TNT to w przybliżeniu energia uwolniona przez meteoryt w Chicxulub. Wybuch o takiej sile na dnie Rowu Mariańskiego tworzy kilometrowej wysokości fale, które uderzają o wybrzeża Indonezji, zachodniej Ameryki Północnej, Chin i prawdopodobnie całej reszty Pacyfiku.

Ogromne ilości skały i wody zostają wyrzucone w przestrzeń kosmiczną. W ciągu niecałej godziny materia ta okrąża Ziemię. Kiedy kawałki skał opadają na Ziemię, rozgrzewają się do czerwoności jak meteory i wzniecają pożary na całym świecie. Dziura wypełnia się wodą i wyrzuca strumienie pary.

Rów Mariański nie istnieje. Wraz z nim z powierzchni Ziemi znika wyspa Guam i reszta archipelagu Marianów. Obszar o szerokości około 100 kilometrów jest naznaczony syczącymi fragmentami magmy.

Większość ziemskiej flory ginie. Łańcuchy pokarmowe się załamują. Duża część życia na Ziemi znika zniszczona przez pożary i głód.

Głupi kot.


Brak komentarzy:

Prześlij komentarz