bearbeitet: 23.01.2008     
ergänzt: 14.05.2010     

Einige Grobberechnungen um den Asteroiden Apophis

und Betrachtungen für die Erde

Am 13.04.2029 wird nach Berechnungen amerikanischer Astronomen der Asteroid Apophis um 22.45 Uhr in sehr geringer Entfernung an der Erde vorüberziehen. Wie groß die Entfernung genau ist, kann noch nicht sicher gesagt werden. Sie soll bei etwa einem Drittel der Entfernung Erde - Mond liegen, also bei grob 100.000 km. Dieser Abstand ist astronomisch gesehen so gering, daß eine Bahnabweichung von weniger als einer Bogensekunde über Treffen oder Nichttreffen entscheidend ist. Die Wahrscheinlichkeit des Auftreffens ist zwar sehr gering - eins zu mehreren Tausend - dennoch scheint es nicht abwegig, mit ein paar groben Berechnungen die möglichen Folgen eines Einschlages zu beurteilen.

Deshalb zunächst einige Angaben zum kosmischen Objekt Apophis.

• Seine Größe soll 320 bis 400 m betragen. Für die Grobrechnung möge genügen, es als Kugel mit dem Radius r = 200 m anzunehmen.
• Als Dichte verwende ich einen mittleren Wert für die meisten die Sonne umkreisenden Gesteinsobjekte von d = 1,8 t/m³.
• Seine Annäherungsgeschwindigkeit wird von den Astronomen mit etwa v = 15 km/s angegeben.

Unter der ersten Annahme errechnet sich das Volumen des Objektes mit

V = 4/3 * pi * r³ = 4/3 * 3,14 * 200³ = 33.510.322 m³

Daraus ergibt sich eine Masse des Objektes von

m = V * d = 33.510.322 m³ * 1,8 t/m³ = 60.318.579 t

Die bei einem Aufschlag freiwerdende kinetische Energie berechnet sich aus

E = m * v²/2

unter Annahme der Auftreffgeschwindigkeit von 15 km/s zu

E = 60.318.579 * 10³ kg * 15.000²/2 m²/s² = 6,8 * 10¹⁸ kgm²/s²

Das ist eine Zahl, die dem menschlichen Vorstellungsvermögen nicht zugänglich ist. Deshalb sollen mit der untenstehenden Tabelle der Zusammenhänge zwischen verschiedenen Energiemaßeinheiten einige Umrechnungen vorgenommen werden, die eine ungefähre Vorstellung dieser Größe ermöglicht. Dabei ist von besonderem Interesse das Energieäquivalent zwischen Joule (J) und der Sprengstoffmasse des Sprengstoffes Trinitrotoluol (TNT), die man für die Berechnung von Sprengkräften verwendet.

Unter Zuhilfenahme der Tabelle erhalten wir

E = 6,8 * 10¹⁸ kgm²/s² = 6,65 * 10¹⁶ kJ = 1,45 * 10¹³ kg TNT

und endlich

Die rechnerisch erhaltene Dezimalstelle habe ich stehengelassen, damit man nicht bei grobem Hinsehen den Tausendertrennpunkt als Dezimalzeichen liest. Eine Genauigkeit auf Zehntel ist natürlich nicht gegeben. Das geben die Primärdaten gar nicht her.

Ein Vergleich mit Kernwaffen:

Bereits die ersten Kernwaffen, die nur wenige Prozente der verfügbaren Energie freizusetzen vermochten, erreichten Explosionsenergien, die mehr als zehntausend Tonnen konventionellen Sprengstoffs entsprachen. Schon das war genug Energie, um im August 1945 die japanischen Städte Hiroshima und Nagasaki fast vollständig zu zerstören und Hunderttausende Menschen zu töten. Während des Kalten Krieges entwickelten vor allem die USA und die Sowjetunion Kernwaffen mit teilweise mehr als 10 Megatonnen TNT-Äquivalent. Die stärkste jemals gezündete Kernwaffe war die sowjetische Zar-Bombe. Mit ihr wurde am 30. Oktober 1961 ein atmosphärischer Kernwaffentest durchgeführt. Sie setzte eine Energie von etwa 57 Megatonnen TNT-Äquivalent frei. (Zum Vergleich: die Hiroshima-Bombe hatte eine Sprengkraft von 13 Kilotonnen TNT = 0,013 Megatonnen TNT.) Eine Bombe mit derartiger Kraft hätte im Kriegseinsatz ganze Erdregionen verwüstet. Die Temperatur bei einer solchen nuklearen Explosion beträgt zwischen 200 und 300 Millionen °C (Zum Vergleich: An der Sonnenoberfläche herrschen ca. 6000 °C, im Sonneninneren ca. 15 Millionen °C). Die Sprengkraft der größten derzeit in den Arsenalen verfügbaren Kernwaffen liegt bei 200  Megatonnen TNT-Äquivalent. Solche Bomben wurden bisher nicht real getestet, weil die Folgen nicht mehr exakt abschätzbar sind.

Die kosmischen Energien sind jedoch noch unvergleichlich größer:

Die beim Einschlag eines kosmischen Objektes mit einem Durchmesser von 400 m freigesetzte Energie beträgt entsprechend obiger Berechnung bei der eher als gemäßigt angenommenen Geschwindigkeit von 15 km/s mehr als das 70fache der größten verfügbaren Kernwaffen. Bedenkt man dabei, daß die Erde sich auf ihrer Umlaufbahn um die Sonne mit ca. 27 km/s bewegt und sich ein nicht zum Sonnensystem gehörendes kosmisches Objekt auch auf Gegenkurs zur Erde bewegen kann, erkennt man, daß die Geschwindigkeit auch ein Vielfaches davon sein könnte. Wäre zum Beispiel die relative Kollisionsgeschwindigkeit 60 km/s, würde sich die freiwerdende Energie der wegen der quadratischen Abhängikeit verglichen mit dem berechneten Beispiel versechzehnfachen. Die in den Beiträgen einiger Autoren dargestellen Schäden, die bei einem solchen Einschlag auftreten können, werden meist als Erdoberflächenschäden, enorm große Tsunami-Wellen und regionale Verwüstungen riesigen Ausmaßes erklärt. Das scheint mir eher als zu gering eingeschätzt. Bedenken wir, daß die Erdkruste unter den Landmassen 25 bis 50 km dick ist, unter den Ozeanen 6 bis 10 km, das sind 0,04 bis 0,4% des Erddurchmessers von 12.750 km, so erkennt man, daß wir uns auf einer sehr dünnen "Haut" befinden, die auf dem darunterliegenden flüssigen Teil des Erdinneren "schwimmt". (Einige veranschaulichende Angaben zu Größenordnungen als Tabelle und als Bild befinden sich hier.) Diese "Haut" ist nicht geschlossen, sie ist durch Bruchstellen über den ganzen Globus in Einzelteile zergliedert, die Kontinentalplatten heißen. Es dürfte bei solchen Energiegrößen zu erwarten sein, daß Kontinentalplatten zerbrochen werden, deren Teile wegen der entstehenden Schrägstellung in die darunterliegenden flüssigen Schalen des Erdinneren eintauchen, das dann in der Größe des verdrängten Volumens die Erdoberfläche überspült. So würde in einer Art Kettenreaktion durch Vermischung der Erdkruste mit dem Erdinneren die gesamte Erdoberfläche (Land und Wasser) verschwinden - ähnlich einem rohen Ei, auf das man mit einem Löffel schlägt. Die Erde wäre dann für mehrere Millionen Jahre wieder ein glühendes Gestirn. Bei noch größeren kollidierenden Objekten müßte das als sicher angesehen werden. Nicht auszuschließen wäre dann ferner, daß wegen der durch den Massenzuwachs veränderten Gravitation und auch wegen des Kollisionsimpulses nach Tausenden oder Millionen Jahren in Abhängigkeit von der Größe der Massenänderung und dieses Impulses der Mond in die Erde stürzt und sich die Erdumlaufbahn ändert. Die Neuentstehung des Lebens auf der Erde könnte dann für viele Millionen Jahre oder auch dauerhaft ausgeschlossen sein."

Es gibt im Internet eine Reihe Versuche, mit Hilfe computersimulierter Videos einen Eindruck zu vermitteln, wie ein solcher möglicher Einschlag ablaufen könnte. Einer davon kann hier angesehen werden.

Welche Chancen hat die menschliche Intelligenz auf dem Planeten Erde?

Anflüge kosmischer Objekte an die Erde sind nicht so selten, daß wir keine kennten. Fast täglich können wir Meteoriten beobachten, die sich als Lichtschweif am Nachthimmel zeigen. Die überaus meisten von ihnen sind so klein, daß sie in der Atmosphäre durch Reibungswärme verdampfen und die Erde nicht erreichen. Doch es sind auch seit es Menschen gibt mehrere größere Objekte mit der Erde kollidiert und haben zum Teil erhebliche Schäden an der Oberfläche hervorgerufen. Doch sind die meisten davon sehr viel kleiner als Apophis. Die Wahrscheinlichkeit der Kollision mit solchen und größeren Objekten ist sehr gering. Ausschließen kann man es aber nicht. Die Menschheit ist heute so weit entwickelt, daß wir ohne Zweifel sehr frühzeitig von einem bevorstehenden Einschlag Kenntnis hätten. Ob wir aber Möglichkeiten der Abwehr finden könnten, ist im voraus nicht zu sagen. Dies hinge in erster Reihe von der Größe des Objektes ab. Bei Objekten mit Durchmessern von einem oder mehreren Kilometern haben wir auf der gegenwärtigen Entwicklungsstufe keine Chance. Für kleinere gibt es mehrere Theorien für eine Kollisionsabwehr (Zerstörung, Bahnablenkung etc.), die in greifbarer Ausführungsrealität sind. Ob die Chance genutzt werden kann, hinge von der Reife der Gesellschaft ab, die sich ohne schädliche Streitereien über Kompetenzen zu einheitlichem Handeln zusammenschließen müßte. Zweifelsfrei müssen wir aber erkennen, daß das Phänomen Leben auf unserem Planeten ein von vielen günstigen Umständen begleiteter Zufall ist. Wie lange uns der Kosmos die störungsfreie Entwicklung erhalten wird, wissen wir nicht. Die Beherrschung der Kräfte des Weltalls durch eine Intelligenz, die die eigene Erhaltung gegen alle stellaren Vorgänge durchzusetzen vermag, ist in der gegenwärtigen und in sehr weit voraus liegenden Entwicklungsstufen nicht gegeben. Die Menschheit ist derzeit an einer Schwelle angekommen, an der sie ihre Überlebenschancen durch eigenes Verschulden im Umgang mit unserer Umwelt und durch Überbevölkerung abzubauen beginnt und auch ohne kosmische Katastrophe der Gefahr des Unterganges entgegensehen muß. Diese Kräfte aber müßten wir doch beherrschen können (?) !