Wetenschap - 13 juni 1996

Komeet Wieringa III

Komeet Wieringa III

In een mini-interview in het WUB verwachtte professor Wieringa bij de inslag van een komeet alleen een lokaal effect. Omdat naar huidige astronomische inzichten zo'n aanslag juist catastrofale gevolgen kan hebben, plaatste ik in het WUB van 18 april een op milde toon gesteld stukje hierover. Nou, dat heb ik geweten! De hoogleraar slaat op tilt en meent mij op een onheuse manier te moeten afbranden. Ik betreur het dat professor Wieringa het zo heeft opgevat als uit de toon van zijn antwoord blijkt. Betreffende het verschijnsel dat ter discussie staat wil ik toch nog enkele kanttekeningen plaatsen bij zijn opmerkingen.

1. Ik ben uitgegaan van het model dat hij zelf noemt (een ijsklomp van tien kilometer). Hierbij ging bij mij geen alarmlampje branden, want tien kilometer is een redelijke schatting voor een heldere komeet. Het staat kennelijk niet in de encyclopedie van Wieringa, maar de afmetingen van bijvoorbeeld de komeet Halley zijn acht bij zestien kilometer, zoals blijkt uit foto's op 14 maart 1986 gemaakt door de ruimtesonde Giotto.

Ik nam als dichtheid 1 omdat Wieringa sprak van klomp ijs en niet sneeuwbal (het model van Whipple). Maar oke, een realistischer waarde voor de gemiddelde dichtheid is wellicht 0,25 - 0,8 gram/cm3.

2. Snelheidsaanname. Hier slaat Wieringa de plank toch echt mis, door uit te gaan van een komeet die wordt ingevangen door de aarde met een snelheid van elf kilometer per seconde. De feitelijke gang van zaken is heel anders: beide hemellichamen bewegen onder invloed van het zwaartekrachtveld van de zon. De snelheid van de aarde hierbij is dertig kilometer per seconde, die van een komeet ter hoogte van de aardbaan tot maximaal 42 kilometer per seconde. De resulterende botsingssnelheid wordt verder bepaald door de onderlinge bewegingsrichting en vermeerderd met een bijdrage als gevolg van de naversnelling door de aarde.

Voor de intreesnelheid in de dampkring van veertien verschillende soorten meteoroiden (die zich in komeetbanen bewegen) vind ik waarden van 22 tot 77 kilometer per seconde, met als gemiddelde waarde een snelheid van 44 kilometer per seconde.

Een eventuele inslag van bijvoorbeeld de komeet Swift-Tuttle op 14 augustus 2126 zou zelfs plaatsvinden met een snelheid van 62 kilometer per seconde (gelukkig zal de komeet de aardbaan pas bereiken een week nadat de aarde al gepasseerd is). Alleen deze snelheid geeft al een 32 keer groter effect dan de snelheid die professor Wieringa ons wil doen geloven. Met deze grote snelheden onderscheiden kometen zich juist van planetoiden. Deze laatsten zullen een lagere inslagsnelheid hebben (circa vijftien kilometer per seconde), omdat ze in het algemeen in dezelfde richting om de zon bewegen als de aarde, terwijl kometen iedere baanorientatie kunnen hebben. Voor mijn schatting heb ik mij met dertig kilometer per seconde veilig aan de lage kant gehouden. Er is geen sprake van dat ik de kinetische energie een factor honderdduizend overschat zou hebben.

3. Roche: deze limiet geldt voor grote manen (dit wil zeggen objecten die in een baan rond een planeet bewegen). Voyager-ruimtesondes hebben rond Saturnus, Uranus en Neptunus tal van kleine manen (diameters van twintig tot honderd kilometer) ontdekt binnen de limiet van Roche! Overigens zal op de tijdschaal waarmee we bij de inslag te maken hebben van effectief uiteenvallen geen sprake zijn.

4. De Jupiter-atmosfeer heeft een totaal andere structuur dan de aardse, daarin heeft Wieringa volkomen gelijk. Maar wat is het belang van temperaturen beneden -40 graden C? Als ik naar Amerika vlieg is het buiten het vliegtuig ook -55 graden C. En ook het verwaarloosbare zuurstofgehalte is een factor van geen belang. Wieringa wil toch niet suggereren dat in de aardse dampkring meteoroiden verbranden in de chemische betekenis? Hoe branden silicaten? Er spelen totaal andere processen een rol bij het verschijnsel meteoor: de kinetische energie wordt voor een groot deel omgezet in door wrijving zo sterk verhitte lucht dat deze samen met het aan de oppervlakte verdampte materiaal (ablatie) tot lichten wordt gebracht.

Kortom: van verbanden is geen sprake, noch in de atmosfeer van Jupiter, noch bij die van de aarde.

Overigens zal een komeet dus niet voor het bereiken van de dampkring uiteenvallen tot een wolk meteoroiden, maar kunnen kleinere kometen (zeg 250 meter doorsnede) wel onder de zeer zware aerodynamische krachten tijdens het drie-seconden-traject door de dampkring uiteenspatten (airburst), met catastrofale gevolgen. De inslag bij Tunguska (Siberie) is wel gereconstrueerd als een twintig megaton airburst op circa zes kilometer hoogte van een minikomeet van hooguit honderd meter.

Hoe Wieringa het ook wendt of keert, hij komt niet uit onder het fysische gegeven dat in korte tijd (een seconde) een grote kinetische energie gedissipeerd moet worden, deels thermisch (vuurbal), deels mechanisch (schokgolven, tsoenami's, kratervorming enzovoort).

De opmerkingen van Wieringa deugen niet en ik handhaaf dan ook ten volle mijn stelling dat hij onrealistisch optimistisch is omtrent de effecten van een komeetinslag.

Laten we ter afronding eens kijken, om Wieringa tegemoet te komen, wat een kleinere komeet (een kilometer doorsnede, dichtheid 0,5 gram/cm3, inslagsnelheid 42 kilometer per seconde) voor effect heeft. Bij zo'n inslag komt een energie vrij van 55 duizend megaton TNT. Dat is nog steeds een onvoorstelbaar grote klap, waarvan het primaire effect zal zijn de verwoesting van een gebied van 150 duizend vierkante kilometer (vier keer de oppervlakte Nederland).

Ter geruststelling na alle commotie: de kans dat we zo'n inslag zullen meemaken is heel klein. Een inslag als die bij Tunguska zal gemiddeld eens per driehonderd jaar gebeuren, maar een botsing met een komeet of asteroide van een kilometer doorsnede slechts een keer per miljoen jaar.

Geinteresseerde lezers met stalen zenuwen kan ik aanraden het boeiende verhaal van Chapman en Morrison in Nature 367, p.33-39 (1994), te lezen.

Re:ageer