Nowe badanie modelowania klimatycznego opublikowane w czasopiśmie Science Advances przez naukowców z IBS Center for Climate Physics (ICCP) na Pusan National University w Korei Południowej przedstawia nowy scenariusz tego, w jaki sposób klimat i życie na naszej planecie zmieniają się w odpowiedzi na potencjalną przyszłość uderzenie średniej wielkości (~ 500 m) asteroidy.
Układ słoneczny jest pełen obiektów z orbitami prawie ziemi. Większość z nich nie stanowi żadnego zagrożenia dla Ziemi, ale niektóre z nich zostały zidentyfikowane jako obiekty zainteresowania z niezbędnymi prawdopodobieństwami kolizji. Wśród nich jest asteroid bennu o średnicy około 500 m, co według najnowszych badań [Farnocchia et al. 2021]ma szacunkową szansę na zderzenie 1 na 2700 z Ziemi we wrześniu 2182 r. Jest to podobne do prawdopodobieństwa przerzucenia monety 11 razy z rzędu z tym samym wynikiem.
Aby określić potencjalny wpływ uderzenia asteroid na nasz system klimatyczny oraz na rośliny naziemne i plankton w oceanie, naukowcy z ICCP wyruszyli do symulacji wyidealizowanego scenariusza kolizji ze średniej wielkości asteroidy przy użyciu najnowocześniejszego Model klimatyczny. Wpływ kolizji reprezentuje ogromne wstrzyknięcie kilkuset milionów ton pyłu w górną atmosferę. W przeciwieństwie do poprzednich badań, nowe badania symulują również ekosystemy naziemne i morskie, a także złożone reakcje chemiczne w atmosferze.
Korzystając z Superkomputera IBS, naukowcy przeprowadzili kilka scenariuszy wpływu na kurz dla zderzenia asteroid typu Bennu z Ziemią. W odpowiedzi na zastrzyki pyłu o 100-400 milionów ton symulacje modelu superkomputerowego wykazują dramatyczne zakłócenia klimatu, chemii atmosferycznej i globalnej fotosyntezy w ciągu 3-4 lat po wpływie. W najbardziej intensywnym scenariuszu ściemnianie słoneczne z powodu pyłu spowodowałoby globalne chłodzenie powierzchniowe do 4 stopni Celsjusza, zmniejszenie średniego opadów globalnych o 15%i poważne zubożenie ozonu o około 32%. Jednak regionalne skutki te mogą być znacznie wyraźne.
„Nagła zima wpływu zapewniłaby niekorzystne warunki klimatyczne dla roślin, co prowadzi do początkowej redukcji fotosyntezy o 20-30% w ekosystemach naziemnych i morskich. Prawdopodobnie spowodowałoby to ogromne zakłócenia w zakresie bezpieczeństwa żywności”, mówi dr Lan Dai, Postdoctoral Research Fellow w ICCP i główny autor badania.
Kiedy naukowcy przyjrzeli się danych modelu oceanu z swoich symulacji, byli zaskoczeni, gdy stwierdzili, że wzrost planktonu wykazywał zupełnie inne zachowanie. Zamiast szybkiego zmniejszenia i powolnego dwuletniego powrotu do zdrowia na lądzie, plankton w oceanie odzyskał już w ciągu 6 miesięcy, a nawet później wzrósł do poziomów, które nawet nie były widoczne w normalnych warunkach klimatycznych.
„Byliśmy w stanie śledzić tę nieoczekiwaną odpowiedź na stężenie żelaza w pyle”-mówi prof. Axel Timmermann, dyrektor ICCP i współautor badania. Żelazo jest kluczowym składnikiem odżywczym dla glonów, ale na niektórych obszarach, takich jak Ocean Południowy i wschodni tropikalny Pacyfik, jego naturalna obfitość jest bardzo niska. W zależności od zawartości żelaza w asteroidzie i materiału lądowego, który jest wysadzany w stratosferze, w przeciwnym razie regiony zubożone w składniki odżywcze mogą stać się wzbogacone w składniki odżywcze z żelazem biodostępnym, co z kolei wyzwala bezprecedensowe kwiaty alg. Zgodnie z symulacjami komputerowymi wzrost produktywności morskiej po kolizji byłby najbardziej wyraźny w przypadku glonów bogatych w krzemian-określanych jako okrzemkowe. Ich kwiaty przyciągałyby również duże ilości zooplanktonu – małych drapieżników, które żywią się okrzemkami.
„Symulowane nadmierne kwiaty fitoplanktonu i zooplanktonu mogą być błogosławieństwem dla biosfery i mogą pomóc złagodzić pojawiające się niepewność żywności związaną z dłuższą zmniejszeniem wydajności naziemnej”-dodaje dr Lan Dai.
„Średnie średniej wielkości asteroidy zderzają się z Ziemią co 100-200 tysięcy lat. Oznacza to, że nasi wczesni ludzcy przodkowie mogli wcześniej doświadczyć niektórych z tych wydarzeń zmieniających planety z potencjalnym wpływem na ewolucję człowieka, a nawet nasz własny makijaż genetyczny, „Mówi prof. Timmermann.
Nowe badanie postępów w nauce zapewnia nowe wgląd w reakcje klimatyczne i biosferyczne na zderzenia z przedmiotami orbity prawie ziemi. W następnym etapie badacze ICCP z Korei Południowej planują bardziej szczegółowo zbadać wczesne reakcje ludzkie na takie zdarzenia, stosując modele komputerowe oparte na agentach, które symulują poszczególne ludzi, ich cykle życia i poszukiwania żywności.