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Ein Schild mit der Aufschrift: "Morgen letzter Tag".

11.12.2012 | Von:
Arnold Hanslmeier

Kosmische Katastrophen

Impakte durch Asteroiden und Kometen

Bei einem Impaktereignis denkt man zunächst an die unmittelbaren Schäden und Zerstörungen an der Einschlagstelle. Doch diese Schäden sind minimal im Vergleich zu den globalen Schäden, die ein Objekt ab einem Durchmesser von etwa drei Kilometer anrichten kann.

Klima: Stürzt das Objekt in den Ozean, werden riesige Mengen an Wasserdampf freigesetzt. Wasserdampf ist bekanntlich das effektivste Treibhausgas, und so kommt es zu einer globalen Klimaerwärmung um mehrere Grad. Stürzt das Objekt hingegen auf eine Landfläche, werden Staubmengen in die Erdatmosphäre hochgewirbelt, die dort viele Jahrzehnte bis Jahrhunderte verbleiben und das Sonnenlicht absorbieren. Es wird also global um mehrere Grad kälter.

Erdatmosphäre: Es kann zu einer Schädigung der Ozonschicht kommen, die uns vor UV-Strahlung der Sonne schützt. Folgen können beispielsweise Mutationen sein, da die energiereichere UV-Strahlung DNS-Strukturen zerstören kann.

Oberfläche: Infolge der Umwandlung der Aufprallenergie in Hitze kann es bei einem Aufschlag auf der Landoberfläche zu riesigen Feuersbrünsten kommen, die Leben zerstören beziehungsweise durch Abgase die Erdatmosphäre verändern und Aerosole über Jahre bis zu Jahrzehnten dort ablagern. Giftige Substanzen werden dann mit dem Regen ausgewaschen. Saurer Regen zerstört zusätzlich die Pflanzen- und die Tierwelt.

Die Folgen des Einschlags eines Asteroiden mit einem Durchmesser, der größer als etwa drei Kilometer ist, sind also global und dauern von einigen hundert bis zu tausend Jahren, etwa wenn man an den durch den Einsturz hervorgerufenen Vulkanismus oder Mutationen denkt (Vgl. Abbildung 1 in der PDF-Version).

Kometen stellen eine weitere Impaktquelle dar. Sie stammen aus einer Kometenwolke, die das gesamte Sonnensystem umgibt, als Oort’sche Wolke bezeichnet wird und einige Milliarden Kometen enthält. Diese bestehen zu einem großen Teil aus volatilen gefrorenen Elementen (auch Wassereis), die auftauen, wenn sich der Komet auf seiner Bahn der Sonne nähert. Chemische Verbindungen an der Kometenoberfläche beginnen zu verdampfen, und eine Hülle (Koma) von bis zu zehntausend Kilometern und mehr bildet sich um den nur einige zehn Kilometer großen Kometenkern. Durch den Strahlungsdruck von der Sonne sowie durch Sonnenwinde formt sich dann der berühmte Kometenschweif, der mehrere Millionen Kilometer lang sein kann.

Die Verdampfungsprozesse machen Kometenbahnen unberechenbarer als Asteroidenbahnen. Man kann nie genau sagen, welcher Massenbruchteil eines Kometen verdampft und wie sich die Bahn und die Helligkeit eines Kometen genau verändern. Würde man daher einen Kometen finden, welcher der Erde sehr nahekommt, dann lässt sich nicht mit Sicherheit ausschließen, ob es zu einer Kollision kommt oder nicht. Andererseits könnten es gerade die in der Geschichte immer als Unheilsbringer dargestellten Kometen gewesen sein, die das Wasser auf die Erde in ihrer Frühphase gebracht haben.

Gefahr von der Sonne?

Die Sonne ist unser nächster Stern. Ohne die Leuchtkraft der Sonne, die seit mehr als vier Milliarden Jahren nahezu konstant ist, wäre die Entwicklung des Lebens auf unserem Planeten unmöglich gewesen. Genauere Untersuchungen zeigten jedoch, dass unsere Sonne keineswegs so konstant ist, wie auf den ersten Blick vermutet werden könnte. Bereits Galileo Galilei (1564–1642) hat mit seinem Teleskop Sonnenflecken erkannt. Genauere Aufzeichnungen der Flecken und ihrer Wanderung – bedingt durch die Rotation der Sonne – führten zur Entdeckung des etwa elfjährigen Aktivitätszyklus der Sonne durch den Astronomen Samuel Heinrich Schwabe 1843. Alle elf Jahre sind besonders viele Sonnenflecken zu sehen, die physikalisch betrachtet Gebiete mit sehr starken Magnetfeldern sind. Dabei verbinden in einer Fleckengruppe die Magnetfeldlinien die beiden magnetischen Pole. In den äußeren Schichten der Sonne wird die Energie zur Sonnenoberfläche durch Konvektion transportiert: Heißes Sonnenplasma bewegt sich nach oben, kühlt sich ab und der Vorgang beginnt von Neuem. Dies nennt man konvektiven Energietransport. Bei starken Magnetfeldern ist die Bewegung des Plasmas eingeschränkt und es wird weniger Energie nach oben transportiert. In den Flecken, die eine Ausdehnung von mehreren tausend Kilometern bis über die Größe der Erde hin besitzen, herrscht eine Temperatur von etwa 4.000 Kelvin,[2] in der umgebenden Sonnenoberfläche (Photosphäre) ist es um fast 2.000 Kelvin heißer. Deshalb erscheinen die kühleren Flecken als dunkel.

Die sichtbare Oberfläche der Sonne ist also etwa 6.000 Kelvin heiß. In den darüber liegenden Schichten der Sonne, die man im UV-Licht beziehungsweise im Röntgenlicht mit Hilfe von Satelliten oder während einer totalen Sonnenfinsternis schwach leuchtend im sichtbaren Licht beobachten kann, nimmt die Temperatur stark zu. In der Chromosphäre, deren Ausdehnung mehrere zehntausend Kilometer beträgt, erhitzt sie sich auf einige zehntausend Kelvin, in der Korona, die sich über mehrere Sonnenradien (der Radius der Sonne beträgt etwa 700.000 Kilometer) erstreckt, erreicht die Temperatur Werte über mehrere Millionen Kelvin. Allerdings ist hier das Plasma extrem dünn. In der Chromosphäre und in der Korona spielen sich für uns sehr wichtige Prozesse ab. Die in der Photosphäre verankerten Magnetfelder können sich verdrehen und es kommt zu einer magnetischen Rekonnexion. Dabei wird magnetische Energie in Form von Wärme frei, Teilchen werden beschleunigt, kurzwellige Strahlung extrem verstärkt. Es kommt zu Sonneneruptionen. In der Chromosphäre und unteren Korona beobachtet man eine Art der Sonneneruption, die Flares. Bei den Flares werden innerhalb von einigen Minuten Energien freigesetzt, die mehreren Millionen Atombombenexplosionen auf der Erde entsprechen. In der Korona gibt es die sogenannten coronal mass ejections (CMEs), koronale Massenauswürfe (vgl. Abbildung 2 in der PDF-Version). Bei den CMEs wird Plasma in den interplanetaren Raum gestoßen, und die geladenen Teilchen können sich auch in Richtung Erde bewegen.

In dem Film "2012" (2009) wird behauptet, dass durch eine gewaltige Sonneneruption Neutrinos entstehen, die den Erdkern erwärmen, sich dieser ausdehnt und als Folge die Erdkruste aufbricht. Neutrinos sind elektrisch neutrale Teilchen mit extrem geringer Masse und extrem geringen Wirkungsquerschnitt, das heißt, sie reagieren kaum mit Materie. Im Inneren der Sonne werden Neutrinos bei der Kernfusion erzeugt, diese durchdringen den gesamten Sonnenkörper praktisch ungehindert und können nur durch spezielle Experimente auf der Erde nachgewiesen werden. Eine Erwärmung des Erdkerns ist völlig unmöglich, ein einzelner Mensch wird pro Sekunde von mehreren Trillionen Sonnenneutrinos durchdrungen, ohne davon etwas zu bemerken. Die Produktion von Neutrinos während einer Sonneneruption, ob Flare oder CME, ist ebenfalls ausgeschlossen.

Die Sonne wird nach einer etwas längeren Minimumphase im Jahre 2014 wieder ihr Aktivitätsmaximum erreichen. Dann ist mit vielen Sonnenflecken, verstärkter Flare- und CME-Aktivität zu rechnen. Hat dies Auswirkungen auf uns?

Fußnoten

2.
Der Nullpunkt der Kelvinskala liegt bei minus 273 Grad Celsius. 1.000 Kelvin sind also 727 Grad Celsius.
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