Sectorwerkstuk Natuurkunde De dreiging van Kometen

Transcriptie

1 Sectorwerkstuk Natuurkunde De dreiging van K Sectorwerkstuk door een scholier 3242 woorden 16 februari ,8 46 keer beoordeeld Vak Natuurkunde 1. Inleiding Ik heb op het Internet gekeken om inspiratie op te doen over een goed onderwerp voor het sectorwerkstuk en stuitte hierop een mooi geschreven stukje over de komeet Hale-Bopp. In het voorjaar van 1997 heb ik elke ochtend naar de komeet Hale-Bopp gekeken, die prachtig aan de lente sterrenhemel stond dus wist gelijk wat voor onderwerp mijn sectorwerkstuk zou hebben. Ik heb gekozen voor het onderwerp k met de hoofdvraag: Kan een komeet het leven op aarde bedreigen Ik ga het in mijn sectorwerkstuk over de geschiedenis van de komeet hebben, zowel vanaf de aarde als in de jaren die de heeft moeten doorstaan tot de tijd dat aardse waarnemers hem te zien krijgen, als het heden en de toekomst. Mijn deelvragen baseren daar op alle punten sterk op. Ik denk dat het benoemen van de deelvragen moeilijk zal worden doordat je specifiek aan 1 deel van de gehele informatie moet houden om de gegeven informatie voor de lezer te beperken en interessant te houden. Ik had eerst gekozen voor 5 deelvragen die ik wou behandelen, maar na afloop heb ik ervoor gekozen er nog één bij te doen, zodat ik mijn conclusie beter kon beantwoorden. 1.Welk mechanisme stoort de k in de Oortwolk zodat ze op een baan terechtkomen die hun naar het binnenste van het zonnestelsel leidt? 2.Wat gebeurt er met k als ze al hun vluchtig materiaal verloren hebben? 3. Is de mensheid afhankelijk van de planeet Jupiter? 4. Was het een komeet die de oorzaak was van de Tunguska vuurbal in centraal Siberië in 1908? 5. Is de Chicxulub krater in Yucatan ( Mexico) veroorzaakt door een komeet of een asteroïde (en waarschijnlijk de oorzaak van het uitsterven van de dinosaurussen)? Pagina 1 van 8

2 6. Kan de mensheid een komeetinslag voorkomen? 2. Welk mechanisme stoort de k in de Oortwolk zodat ze op een baan terechtkomen die hun naar het binnenste van het zonnestelsel leidt? Er is een reservoir van k die de hele ruimte omheen ons zonnestelsel bevolkt, genaamd de Oortwolk. Deze naam is afgeleid van Jan Oort. Hij ontdekte dat al deze k afkomstig waren uit dezelfde omgeving; een gebied dat op ongeveer zon-aarde afstanden (AE) begint en zich mogelijk zelfs tot een afstand van 2 lichtjaar (105 AE) van de zon kan uitstrekken. De reden dat daar heel veel k verblijven is dat de k daar maar weinig voelen van de aantrekkingskracht van de zon en de planeten. Er zijn er dan ook erg veel. Dat de oortwolk af en toe k terug naar het centrum van het zonnestelsel stuurt, is bekend: doordat de banen van al deze objecten zo onregelmatig zijn, gebeurt het al eens dat één ervan in een baan terecht komt die naar de zon toeloopt: hij wordt aangetrokken door de zon. Maar klopt deze stelling wel? Oortwolk, bron van catastrofes? Er zou ook nog andere krachten kunnen zijn die de oortwolk af en toe verstoren. Zo denken wetenschappers dat er bijvoorbeeld een passerende ster door de wolk kan trekken, waardoor een aantal k in een nieuwe baan komen. Of een van de enorme gas- en stofwolken die in het Melkwegstelsel voorkomen verstoort enkele k als het zonnestelsel in de buurt van zo n wolk komt. Een ander effect kan het Melkwegstelsel in geheel zijn: om de 30 tot 35 miljoen jaar hobbelt de zon over het centrale vlak van het Melkwegstelsel. Volgens de astronomen komen de periodes van grote sterfte ongeveer overeen met die periode. Mogelijk is het dus de versterkte aantrekkingskracht van het melkwegstelsel zelf die de oortwolk verstoort en eens in de 28 miljoen jaar een kosmisch bombardement veroorzaakt. 3.Wat gebeurt er met k als ze al hun vluchtig materiaal verloren hebben? K worden onderverdeeld in 2 groepen: 1. Kortperiodieke k: De k die tot deze groep behoren, hebben banen die meestal volledig binnen ons planetenstelsel liggen. De omloopstijden van deze k zijn minder dan 200 jaar. 2. Langperiodieke k: Deze groep heeft zeer grote banen, die zich tot ver voorbij Pluto kunnen uitstrekken. K zijn het meest actief als ze in de buurt van de Zon komen, dan kunnen we verschillende onderdelen onderscheiden: de kern, de coma, de stofstaart en de gasstaart. De stofstaart van de komeet is altijd van de Zon weggericht doordat de zonnewinden ze wegwaaien. Als k de baan van de aarde kruisen, zien wij een meteorenregen. Eén van de bekende is de 'Perseïden' die wij ieder jaar tussen 9 en 13 augustus kunnen waarnemen aan de hemel. Pagina 2 van 8

3 Bij elke passage langs de zon verdampt er een klein gedeelte van het ijs van de komeet, door de hitte van de zon. Aan het aantal stof en gas wat de komeet afgeeft kunnen we zien of de komeet voor de eerste keer de Zon passeert, wat we een verse komeet noemen, of al eeuwen de Zon passeert, wat een mature komeet heet. De laatste is dan al eeuwenlang bekend en geeft niet zoveel stof en gas meer af. Al deze k zullen uiteindelijk, na een paar duizenden of miljoenen passages een steenachtig object worden dat zeer sterk op een asteroïde lijkt.wetenschappers denken dat de helft van de asteroïden in de buurt van onze Aarde wellicht "dode" k zijn. Deze asteroïden kunnen eindeloos in het sterrenstelsel ronddwalen, totdat ze van baan veranderen en op een ander hemellichaam botsen. 4. Is de mensheid afhankelijk van de planeet Jupiter? Jupiter is een grote planeet waar wel 1300 x onze Aarde inpast. Jupiters magnetisch veld is 14 x sterker dan de Aarde. Jupiter heeft, zoals vele planeten een Roche limiet, een bepaalde grens in de omgeving van de planeet waarbinnen manen, satellieten, alles met een kleinere dichtheid door de zwaartekracht en de rotatiesnelheid van de planeet uiteen gerukt zullen worden. Bij Jupiter ligt deze grens op 175,000 km van de planeet af. K die normaalgesproken een zeer grote baan hadden, kunnen een kleinere baan krijgen als ze in de buurt van Jupiter komen. Als een komeet vóór de planeet langs gaan worden ze vertraagd en krijgen ze een kortere baanperiode. Maar als ze achter de planeet langs passeren worden ze juist versneld naar een grotere baan en de ruimte in geschoten. Jupiter kan dus een inslag vergroten en verkleinen. Schoemaker-Levi 9 In 1992 kwam de komeet Schoemaker-Levi 9 deze Roche limiet van Jupiter binnen en knapte in 20 stukken van elk meer dan een kilometer groot. De brokstukken kwamen op Jupiter af met 200,000 kilometer per uur. Het resultaat van deze "aanval" op Jupiter gaf een aantal gigantische explosies, waarbij vuurbollen zo groot als de aarde omhoog rezen boven de wolkenbanden van Jupiter. Deze inslag gaf de wetenschap een indruk van de kracht van een komeetinslag. 5. Was het een komeet die oorzaak was van de Tunguska vuurbal in centraal Siberië in 1908? In de vroege morgen van 30 juni 1908 verlichtte de hemel boven een gebied in Siberië, Tunguska op met een oogverblindende lichtflits. Een explosie, die zo hard was dat de mensen in Londen en Parijs het konden horen. Duizenden bomen werden geveld. De energie van de knal kwam overeen met de ontploffing van tussen de 10 en 20 megaton TNT en de schokgolf ging 2 keer de wereld rond. Vele mensen waren getuige, maar dat bracht de wetenschappers niet naar een oplossing. Iedereen had namelijk zijn eigen ideeën erover. Komeet, Asteroïde of UFO? Pagina 3 van 8

4 De wetenschappers die Tunguska bezochten, 20 jaar na de inslag troffen nog steeds duizenden gevelde bomen aan in een straal van 50 kilometer, maar vonden niets dat bewees dat er een komeet of asteroïde was ingeslagen. Er was geen inslagkrater en geen materiaal afkomstig van een komeet of een asteroïde. Het object moet door de hitte ontploft zijn nog voor het de grond geraakt heeft, was de gedachte. Maar met wat voor object heeft die ravage aangericht? Volgens velen was het een komeet die door zijn onstevige structuur de grond nooit heeft bereikt en op een hoogte van 8 kilometer is ontploft door de warmte. En concludeerden daarbij dat mensen in ieder geval niet bang hoeft te zijn voor een inslag van een komeet. Anderen zeggen dat het een asteroïde was, of zelfs een ontplofte UFO. Het werd een levensecht mysterie. Er bestaat zelfs een film van: The X files: Dit zijn de resultaten van de vele onderzoeken die er zijn gedaan door getuigenverklaringen: 1. De beschrijvingen van het object van verschillende locaties zijn niet gelijk, het lijkt om meerdere objecten te gaan. 2. De 'baan' van 'het object' en de vorm van het verwoeste gebied komen niet overeen. 3. Volgens sommige getuigen bij de Nizhnaya rivier, werd een object in de middag gezien. Getuigen bij de Angara rivier zeggen vroeg in de morgen. 4. Bomen in het midden van het centrum bleven staan -onmogelijk bij een zodanige explosie van boven en er lijken drie verschillende centrumplekken te zijn. 5. Bij Irkutsk werd een lokale geomagnetische verstoring gemeten, die volgens berekeningen niet van een schokgolf of een atoomexplosie kan zijn. 6. Zowel voor als na de ramp werden anomale lichteffecten gezien, wat na-effecten van een inslaande komeet, meteoriet of ander hemelobject uitsluit. 7. Was dit door de komeetstaart van een komeet veroorzaakt, dan had de staart tot in Canada gezien moeten zijn. Op Antarctica, nabij de vulkaan Erebus, werden op 30 juni een vreemd poollicht waargenomen. 8. De versnelde groei van planten en bomen na de ramp is zeer vreemd. 9. In het epicentrum zijn genetische mutaties opgetreden die wetenschappers niet kunnen verklaren. 10. Er is nog geen splintertje van een object gevonden. Het lijkt wel of er nooit een object was. 11. Er zijn zeldzame stoffen aangetroffen waarvoor men geen verklaring heeft. 6. Is de Chicxulub krater in Yucatan ( Mexico) veroorzaakt door een komeet of een asteroïde (en waarschijnlijk de oorzaak van het uitsterven van de dinosaurussen)? Tot 1980 gingen aardonderzoekers ervan uit dat de dino s aan hun einde waren gekomen door klimaatveranderingen. Totdat vader en zoon Alvarez ontdekten dat er verspreid over de aarde, in 65 miljoen jaar oude kleilagen opmerkelijk veel het element iridium bevond. Dat is een metaal dat op aarde vrij zeldzaam is maar waar meteorieten en asteroïden rijk aan zijn. Blijkbaar had er een grote inslag plaatsgevonden rond de tijd dat de dinosaurussen uitstierven: dat kon bijna geen toeval zijn. Het heeft heel veel jaren geduurd voordat zelfs de meest kritische wetenschappers overtuigd waren. Maar toen uiteindelijk werd vastgesteld dat ook een ongeveer honderd kilometer grote, ondergrondse Pagina 4 van 8

5 krater voor de kust van de Mexicaanse plaats Chicxulub 65 miljoen jaar oud bleek te zijn, gingen ook zij om. Vervolgonderzoek heeft inmiddels uitgewezen dat niet alleen de dinosaurussen 65 miljoen jaar gelden uitstierven, maar ook veel kleinere diersoorten en planten. Bovendien blijken er méér iridiumlaagjes te zijn die exact samenvallen met de periodes waarin veel dier- en plantensoorten het loodje legden. Toen rond 1990 het verband tussen de Chicxulub-krater en een allesvernietigende inslag werd gelegd, ontstond in kleine kring een onbehaaglijk gevoel. Uit nader onderzoek is ondertussen gebleken dat het object dat de krater heeft veroorzaakt waarschijnlijk maar twaalf kilometer groot is geweest. Dat zo n betrekkelijk klein object zo n grote ravage kan aanrichten kwam als een verrassing. Wat zich bij Chicxulub precies heeft afgespeeld, zullen we natuurlijk nooit zeker weten. Maar volgens onderzoekers heeft zich ongeveer het volgende afgespeeld: de directe schok en hitte van de inslag zou alle leven binnen een straal van ruwweg 1500 kilometer direct hebben gedood. Tientallen meters hoge tsoenami s (vloedgolven) zouden vervolgens korte metten hebben gemaakt met het kustleven langs de Atlantische oceaan: de vloedgolven donderden verder dan 500 kilometer het land op. Maar de grootste gevolgen hadden het puin en stof dat bij de inslag de atmosfeer in werd geblazen. Maanden- of misschien zelfs jarenlang bleef het donker, waardoor er een enorme verstoring van de voedselketens vertoonde. Slechts ongeveer de helft van alle soorten op aarde, waaronder de kleine zoogdieren, wisten de ramp te overleven. 7. Kan de mensheid een komeetinslag voorkomen? Vroeger werd er niet veel aandacht aan besteed of een komeet de mensheid zou kunnen bedreigen. Iedereen dacht dat zoiets tot het verleden behoorde, naar de dinosaurussen kijkend. Maar door één enkele gebeurtenis in 1989, (en nog een keer in 1993), waarbij een onbekend object onverwachts een zeer nauwe passage maakte langs de aarde, werd dat vertrouwen diep naar beneden getrokken. De media dwong politici in de VS tot handelen die NASA taken gaf om een bewakingsprogramma op te zetten: Project Spaceguard. Het gehele project moest een beetje worden aangepast tot een meer bescheiden budget, waar kleinere en mindere telescopen worden gebruikt doordat geen andere landen daarmee mee wilden betalen.ondanks dat bleek maar weer in december 2002, amper 2 maanden geleden dat het nog steeds werkt. Toen werd namelijk de wereld opgeschrikt door de ontdekking van een 2 kilometer grote asteroïde die in februari 2019 mogelijk in botsing zou kunnen komen met de aarde. Het eerste wat het volk zullen denken is het opblazen van het object, maar dat is onmogelijk. Het rotsblok zou daarbij in honderden kleine stukjes veranderen, wat de inslagschade niet zou beperken. De enig mogelijke manier is om het object een duwtje te geven waardoor hij de aarde mist. Volgens schatting hebben we ongeveer aan een miljoen ton TNT voldoende energie om een komeet van 1,5 kilometer in een andere baan te brengen. Om zoveel energie te kunnen waarmaken moeten we kernraketten gebruiken. Die zijn immers beter te verschepen. Het gaat erom dat die kernraketten in de onmiddellijke omgeving ontploffen. Het rotsblok moet door de explosies aan één bepaalde zijde worden verhit. Daardoor brokkelt dat deel af en wordt dat door de teruggekaatste schokgolf in de ruimte geblazen. Het overgebleven deel krijgt een zetje in de tegenovergestelde richting, waarna het rotsblok afwijkt van zijn botsingskoers met de Pagina 5 van 8

6 aarde. Voor k zijn er nog andere mogelijkheden: afsmelten van het ijs door bundeling van zonlicht, voortstuwing door middel van een in de komeet geschoten kernreactor, of het 'witverven' van de komeet. In het laatste geval wordt de komeet niet meer zo sterk door de zonnestraling verhit. Daardoor stopt de normaalgesproken staartvorming en ondergaat de komeet ook een baanverandering. De Torino-schaal. Net al de Richterschaal voor aardbevingen bestaat er ook een schaal voor een eventuele inslag. De Torino schaal is er daar een van.. 8. Conclusie Vliegen, dat lijkt eng omdat vliegtuigongelukken betrekkelijk vaak voorkomen -een paar keer per jaar en er altijd zoveel doden tegelijk vallen. Daarom pakken mensen veel liever de auto: Stel je voor dat ík diegene zou zijn die in dat vliegtuig zou zitten mocht er iets gebeuren! Op jaarbasis overlijden er veel meer mensen door auto-ongelukken dan door vliegtuigongelukken. Zoiets gebeurt mij toch niet, de kans daarop is veel te klein. Zo n ongeluk zit in een klein hoekje, toch? Ook zijn er talloze mensen die elke maand kapitalen uitgeven aan het kopen van loten. Diep in hun hart weten ze natuurlijk wel dat de kans op de hoofdprijs onvoorstelbaar klein is, maar toch, je kunt nooit weten N i e m a n d lijkt zich seieus zorgen te maken om een ramp die de gehele mensheid bedreigt, een cosmetische inslag. Natuurlijk, zware inslagen komen maar heel zelden voor. We kennen niemand die als gevolg van een inslag om het leven is gekomen: het gevaar onttrekt zich aan onze directe waarneming. Er is letterlijk en figuurlijk sprake van een ver-van-m n-bed-show. Toch is de kans dat je overlijdt als gevolg van een kosmische inslag groter dan de kans dat je de jackpot in de loterij wint. Gemiddeld loopt elk mens op aarde zelfs evenveel kans op dood-door-inslag als op dood-door-vliegtuigongeluk. Waarom hebben we vliegangst en geven we geld uit aan de loterij, terwijl we ons niet druk maken om het hemelse zwaard van Damocles dat boven ons hoofd hangt? Achter onwetendheid kunnen we ons niet langer verschuilen. Die tijd is wel voorbij. Dat de aarde en de andere hemellichamen in het zonnestelsel regelmatig getroffen worden door stukken ruimtepuin, is algemeen bekend. De kraters op de maan, Jupiter en de sporen op onze planeet zijn daar zeer getuigen van. Dat het gevaar allesbehalve voorbij is, bleek negen jaar geleden, toen sterrenkundigen de brokstukken van een komeet zagen neerstorten op de planeet Jupiter. De inslag van komeet Shoemaker-Levy 9 op Jupiter maakte op overtuigende wijze duidelijk hoe kwetsbaar we zijn. Oké, de reuzenplaneet loopt veel meer kans om door een komeet getroffen te worden dan ons klein planeetje genaamd Aarde, maar de gigantische littekens in de dampkring van Jupiter waren wél ongeveer even groot als de Aarde. En een soortgelijke inslag op onze thuisplaneet zou een natuurramp van wereldformaat zijn geweest, met honderden miljoenen slachtoffers, of misschien wel allemaal. Vijfenzestig miljoen jaar geleden had er zo n inslag plaatsgevonden op Aarde, (Mexico) Bijna alle levensvormen op het land stierven uit, waaronder de machtige dinosauriërs die een paar honderd miljoen jaar de absolute heersers op Aarde waren geweest. Eén op drift geraakt klein komeetje en het was afgelopen met hun heerschappij. Zal de onze ook zo eindigen? De dinosauriërs bedreven geen sterrenkunde zoals de mens doet, ze wisten niets van k en Pagina 6 van 8

7 asteroïden. Ze zagen het gevaar niet aankomen, werden compleet verrast. Het beangstigende is dat de mens ook verrast kan worden door een rampzalige inslag, ook al kennen wij het gevaar wél, en houden astronomen de talloze potentiële boosdoeners nauwlettend in het oog. Er is niet langer sprake van onwetendheid, maar nog wel een geweldig gebrek aan kennis. Wat we wél weten, is dat er twee soorten kosmische objecten zijn: k en asteroïden. K zijn grote klompen van ijs en gruis met afmetingen van een paar kilometer. Asteroïden zijn er in alle soorten en maten, van kleine kiezels en keien die je met goed fatsoen geen hemellichamen kunt noemen tot miniplaneetjes met een middellijn van een paar honderd kilometer. Beide vormen ze een bedreiging voor de aarde. Maar voor wat betreft de toegebrachte schade maakt het weinig uit of de aarde geraakt wordt door een komeet of door een asteroïde. K zijn weliswaar poreuzer, en bij gelijke afmeting bevatten ze dus minder massa, maar bij tien kilometer middellijn is er weinig verschil. Waar het in beide gevallen om gaat, is dat een geweldige hoeveelheid materie met hoge snelheid op de aarde botst en plotseling tot stilstand komt. De bewegingsenergie van het hemellichaam wordt volledig omgezet in warmte, en er ontstaat een explosie die krachtig genoeg is om een gapend gat in de aardkorst te slaan. En dat willen we juist voorkomen. Ideeën om een inslag te voorkomen zijn er zat, van het witverven van een komeet tot het laten ontploffen van een asteroïde. Maar of deze werkelijk ons leven kan redden mocht de tijd er zijn, dat moeten we maar afwachten. Dat de tijd zal komen bleek maar weer in december Toen kwam NASA met het nieuws dat er een asteroïde met de grootte van 2 kilometer op de Aarde zal inslaan in februari De eerste schattingen gaven een kans van 1 op , maar gelukkig voor de mensen die in 2019 nog rondlopen, blijkt de kans op een botsing met de aarde blijkt nu nóg veel kleiner te zijn. Eén ding is zeker: als het zo ver is dat een komeet écht dreigt in te slaan en we weten dat 20 jaar van tevoren, zullen we er klaar voor zijn. 9. Bronnenlijst Pagina 7 van 8

8 Boeken: Doelwit aarde Duncan Steel Reis door het heelal: K, planetoïden en meteorieten The Impact Hazard - Morrison, Chapman en Slovic De wereld in het donker - Bas van Lier en Alice Hoogstad Planeten verkend - David Morrison De komeet van de eeuw? - Govert Schilling Komeet op komst - Pieter van Dooren Wegwijs in het zonnestelsel - Bert van Sprang Zon, Sterren en Planeten - Tom Stacy De komeet komt - Nigel Calder Het grote hemelboek - Chriet Titulaer Pagina 8 van 8