náhled|Umělecká představa vzniku kráteru Chicxulub náhled|Umělecká představa vzniku kráteru Chicxulub náhled|Simulace dopadu Chicxulubského asteroidu ukazující enormní množství vyvrženého materiálu
Impakt astronomického tělesa je událost, při které dojde k dopadu astronomického tělesa na povrch jiného, většího tělesa, jako je planeta nebo měsíc. Během dopadu tělesa (meteoroidu, planetky, komety) se uvolňuje energie a zpravidla dochází i ke vzniku impaktního kráteru.
Jedná se o přírodní procesy, které měly významnou roli ve vývoji Sluneční soustavy již od jejího vzniku. Velké dopady značně ovlivnily historii Země, podílely se na jejím formování či vzniku Měsíce. Některá velká vymírání byla způsobena právě impaktem cizího tělesa. Nejznámějším je vymírání na konci křídy před 66 miliony let, kdy takzvaný asteroid Chicxulub o průměru 10-15 km dopadl do vod tehdejšího Mexického zálivu a ukončil éru dinosaurů. Kvůli důkazům těchto globálních událostí jsou vesmírná tělesa jednou z největších hrozeb pro lidstvo a život na Zemi. Impakt se může vyznačovat i druhotnými efekty, například zvýšením sopečné aktivity. Enormně velké impakty mohou nastartovat deskovou tektoniku. Zemi blízké objekty (anglicky NEO), které by způsobily větší impakt, mohou být desetkrát méně časté, než se dříve předpokládalo.
Dopady na Zemi Impakty stojí za vznikem naší planety. Také významně ovlivnily její historii, například při pozdním velkém bombardování, kdy byla před 4,1 až 3,8 miliardami let Země společně s vnitřními planetami Sluneční soustavy „bombardována“ velkými asteroidy, nebo při dopadu Chicxulubského asteroidu, jenž před 66 miliony let způsobil vymírání na konci křídy. Nejmladší velký kráter na Zemi je pravděpodobně grónský objekt Hiawatha, kráter o průměru 31 kilometrů, který vznikl v období pleistocénu.Adam A. Garde, Anne Sofie Søndergaard, Carsten Guvad, Jette Dahl-Møller, Gernot Nehrke, Hamed Sanei, Christian Weikusat, Svend Funder, Kurt H. Kjær & Nicolaj Krog Larsen. Pleistocene organic matter modified by the Hiawatha impact, northwest Greenland. Geology. 2020, vol. 48, no. 9, s. 867–871. doi: https://doi.org/10.1130/G47432.1
Účinky dopadu V případě dopadu nebo exploze v atmosféře u velkých mimozemských těles hrozí značné následky. Například dopad planetky na konci křídy, který vytvořil Chicxulubský kráter, nacházející se dnes na území Mexika, vedl k dramatickým následkům. Planetka o průměru asi 10 až 15 km dopadla rychlostí kolem 20 km/s, tj. 72 000 km/h a devastovala území až do vzdálenosti 900 až 1800 kilometrů od epicentra. Další následky v podobě dlouhodobé impaktní zimy a zakrytí oblohy vyvrženým materiálem následovaly po další měsíce až desetiletí. Výsledkem bylo poslední velké hromadné vymírání druhů v dějinách života na Zemi.
Frekvence a riziko Země průměrně zachytí každý den zhruba 100 tun mikrometeoroidů a meteoroidů, které neškodně shoří v atmosféře. Meteoroidy (velikost do 1 metru) může pozorovatel zahlédnout jako „padající hvězdy“ či jako bolidy. Asteroidy o průměru 4 metrů vstupují do zemské atmosféry přibližně jednou za 1,5 roku. Tělesa o velikosti 7 metrů asi každých 5,5 let – jejich kinetická energie je srovnatelná s jadernou bombou svrženou na Hirošimu (16 000 tun TNT). Ačkoliv záleží na hustotě, objekty větší než 100 až 200 metrů obvykle vydrží průlet atmosférou a dopadnou na Zemi. Pro rozměr 1 km každých ~520 000 let, pro 5 km ~22 milionů let a pro 10 km ~110 milionů let.
Ačkoliv není dosud oficiálně potvrzeno, že by byl některý člověk přímo zabit dopadajícím meteoritem, zmíněná událost v Čeljabinsku v roce 2013 zranila více než 1000 lidí. Dodnes byly před dopadem detekovány pouze dva malé asteroidy, u nichž vědci předem zjistili i přibližné místo dopadu. Těleso 2008 TC3 o průměru 4,1 metrů bylo objeveno 19 hodin před nárazem, následně byla vypočítána dráha a bylo určeno, že místo dopadu bude v Súdánu. Kromě menších odchylek došlo k jevu přímo nad Súdánem a později se našly i úlomky mateřského tělesa. Druhým objektem byl 2014 AA o průměru tři metry, který vstoupil do zemské atmosféry zhruba 21 hodin po svém objevení.
Údaje pro různě velká tělesa + Chondritové asteroidy (<85 m). Jejich malá velikost způsobí rozpad již v atmosféře a následnou explozi. Velikost Kinetická energie Energie výbuchu při rozpadu Výška výbuchu Frekvence dopadů 4 m 3,8 kt 1,1 kt 38,3 km 1,5 let 7 m 20 kt 7,6 kt 32,8 km 5,5 let 10 m 60 kt 26 kt 28,8 km 12,5 let 15 m 201 kt 110 kt 23,7 km 33,6 let 20 m 477 kt 300 kt 19,8 km 74,7 let 30 m 1 610 kt 1 200 kt 14,1 km 230,3 let 50 m 7 460 kt 6 600 kt 6,6 km 952 let 70 m 20 500 kt 19 940 kt 1,5 km 2 400 let 85 m 36 600 kt 3 190 kt 0 km 4 200 let Výpočty pro těleso: ρ = 3300 kg/m3; v = 17 km/s (61 200 km/h); a úhel dopadu 45°. Poznámka: energie hirošimské atomové bomby – 16 kt; energie nejsilnější termonukleární bomby (Car-bomba) – 50 000 kt.
náhled|400x400pixelů
+ Chondritové asteroidy, jež dosáhnou zemského povrchu v celku. Velikost Kinetická Energie Průměr kráteru Frekvence dopadů 0,25 km 932 Mt 4 km 65 000 let 0,5 km 7 460 Mt 8 km 140 000 let 1 km 59 600 Mt 15 km 520 000 let 2 km 477 300 Mt 28 km 2,6 mil. let 3 km 1,61 mil. Mt 40 km 6,6 mil. let 5 km 7,46 mil. Mt 62 km 22 mil. let 7,5 km 25,2 mil. Mt 88 km 55 mil. let 10 km 59,6 mil. Mt 114 km 110 mil. let 15 km 201 mil. Mt 163 km 270 mil. let 20 km 477 mil. Mt 210 km 530 mil. let Výpočty pro těleso: ρ = 3300 kg/m3; v = 17 km/s (61 200 km/h); úhel dopadu 45°. Energie hirošimské atomové bomby – 0,016 Mt; energie nejsilnější termonukleární bomby (Car-bomba) – 50 Mt. náhled|Skvrny o velikosti Země jako místa dopadu úlomků komety Shoemaker-Levy 9
Geologický význam náhled|Meteor Crater v Arizoně Impakty těles měly značný vliv na klima a geologické poměry Země. S dopady těles se na Zemi dostala i voda. Původně se odborníci domnívali, že původcem byly komety, ovšem nové poznatky spíše ukazují na asteroidy. Někteří dokonce navrhují, že objekty sem mohly dokonce dopravit stavební kameny a organické chemikálie, ne-li život samotný (teorie panspermie).
Tyto pohledy na nejstarší historii Země se až do nedávné doby neobjevily. Především v důsledku nedostatečných znalostí v oblasti vědy, téměř nulových přímých pozorování impaktů a obtížím rozpoznat silně erodované dopadové krátery. Dobře rozpoznatelné krátery jako Barringerův v Arizoně jsou velice vzácné. Místo toho se mělo za to, že tyto útvary jsou následkem sopečné činnosti. Této chybné teorii neunikl ani kráter v Arizoně, neboť relativně blízko leží vulkanické pohoří San Francisco Peaks. Stejnou teorií se vysvětlovaly i krátery na Měsíci.
Teprve v letech 1903–1905 se začalo uvažovat nad tím, že původ Meteor Crater je spíše impaktní, což přesvědčivě dokázal až americký astronom Eugene Merle Shoemaker v roce 1963. Další poznatky z konce 20. století usvědčily dopady těles jako nejrozšířenější geologické procesy ovlivňující celou naši Sluneční soustavu. Každé zkoumané nebeské těleso vykazovalo známky těchto srážek a nebyl důvod věřit, že by jim Země unikla. V roce 1994 se lidstvo stalo svědkem impaktu, kdy se kometa Shoemaker-Levy 9 srazila s Jupiterem.
Po dlouhou dobu se nepředpokládalo, že by dopad mimozemského tělesa mohl vést ke katastrofám typu hromadného vymírání druhů. První podobné úvahy se objevily až v 50. letech 20. století, avšak tehdy pro ně neexistovaly žádné důkazy. Průlomem v tomto směru byla zejména tzv. Alvarezova impaktní teorie, pojmenovaná po americkém fyzikovi Luisi W. Alvarezovi, který ji spolu se synem Walterem (geologem) a dalšími dvěma kolegy z Berkeley publikoval v roce 1980. Zvýšené množství kovového prvku iridia v hraniční jílové vrstvě na přelomu křídy a paleogénu přivedlo Alvareze k přesvědčení, že před 66 miliony let se s naší planetou muselo střetnout kosmické těleso (planetka nebo kometární jádro) o průměru kolem 10 kilometrů. Dnes předpokládáme, že se jednalo o planetku z kategorie uhlíkatých chondritů o průměru asi 10 až 15 km, která dopadla do oblasti současného Mexického zálivu a vytvořila asi 200 km široký kráter Chicxulub.
Astrogeologové podle rozsahu kráterů na Měsíci odhadují, že za posledních 600 milionů let musela být Země zasažena minimálně 60× objekty s průměrem více než pěti kilometrů. Nutno podotknout, že i ta nejmenší tělesa z nich byla schopna vytvořit kráter s průměrem 100 kilometrů. Dosud z těchto srážek byly objeveny pouze tři: největší kráter Chicxulub (spojovaný s vyhynutím dinosaurů a dalších organismů na konci křídy před 66 miliony let), Popigai a Manicouagan. Všechny jsou spojovány s masovými vymíráními. Navíc korelace mezi kosmickými impakty a geologickou aktivitou naznačuje, že spouštěcím mechanismem silných erupcí mohly být velké impakty.
Kromě přímého vlivu na region, klima či život organismů dokázaly nedávné studie i vliv impaktů na jádro Země, zodpovědné za udržování magnetického pole.
Ačkoliv se potvrdily dopadové krátery na pevninách či v mělkých mořích, nepotvrdil se dosud žádný na dně hlubokých oceánů. Existovala myšlenka, že tělesa explodují, aniž by dosáhla mořského dna. Nedostatek takových kráterů však pro lidstvo ještě neznamená nulovou hrozbu. Přestože masivní objem vody nepatrně zmírní energii nárazu, tak jako tak dojde ke vzniku megatsunami, jež v závislosti na velikosti, rychlosti a místu dopadu tělesa může dosahovat výšky od několika metrů po několik kilometrů. To může cestovat na obrovské vzdálenosti, aniž by se výrazněji oslabilo.https://pmel.noaa.gov/news-story/first-global-tsunami-simulation-chicxulub-asteroid-impact-66-million-years-ago
Vliv na biosféru Vliv impaktů na biosféru byl předmětem vědeckých debat. Tehdy vyšlo několik teorií o vymírání způsobeném právě touto katastrofou. Obecně bylo přijímáno pět masových vymírání, odehrávajících se v posledních 500 milionech let. Největší, permské vymírání před 250 miliony, které tvoří rozhraní mezi permem a triasem, zahubilo 90 % veškerých forem života. Dodnes se nezjistilo, co přesně vymírání způsobilo. Pokud nepočítáme vymírání na konci křídy, o zbylých třech hromadných vymíráních víme ještě méně.
V roce 1980 fyzik Luis Alvarez, jeho syn, geolog Walter Alvarez a jaderní chemici Frank Asaro a Helen Vaughn Michelová objevili neobvykle vysoké koncentrace iridia ve specifické vrstvě skalních vrstev v zemské kůře. Iridium je prvek, který je na Zemi vzácný, ovšem hojný na asteroidech. Podle údajů vrstvy tým později odhadl rozměry takového tělesa mezi 10 a 14 kilometry. Iridiová vrstva byla nalezena po celém světě na sto různých místech. Rovněž byl objeven na 30 místech šokový křemen, vznikající po srážkách nebo explozí jaderných zbraní. Nad vrstvou se kromě toho zjistila vysoká koncentrace popela a sazí.
Teorii impaktu silně podporují izotopy chromu nalezené ve vrstvě a současně i vylučují dosavadní teorii, že vyhubení dinosaurů způsobila intenzivní sopečná činnost. Vlastnosti izotopů odpovídají izotopům v meteoritech z uhlíkatého chondritu. Ovšem tím se nevyvrací, že původ objeveného chromu je kometární, jelikož i ty se skládají z podobného materiálu.
Nepřesvědčivějším důkazem nové teorie byl až objev kráteru na mexickém poloostrově Yucatán. Ten objevili Tony Camargo a Glen Pentfield, zatímco jako geofyzikové pracovali pro ropnou společnost PEMEX. To, co považovali za kruhový útvar, se nakonec ukázalo jako 180 km široký kráter. Nález přesvědčil většinu vědců, že vymírání na konci křídy skutečně způsobil náraz asteroidu, nikoli zvýšený vulkanismus, jak se do té doby myslelo.
Paleontologové David M. Raup a Jack Sepkoski přišli v roce 1983 s teorií, že za pravidelně se opakující vymírání s periodou kolem 26 milionů let může neznámá hvězda, která obíhá kolem našeho Slunce a v těchto obdobích vždy gravitačně způsobí přísun asteroidů a komet, které se pak se Zemí mohou srazit. Dosud však žádná takto blízká hvězda nebyla nalezena a dnes se od konceptu upouští.