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Tunguska 1908 - kein "Deep Impact"


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von

Diane Neisius

Viel gibt es zu lesen an Spekulationen über das, was da im Jahr 1908 als gleißend heller Feuerball über den sibirischen Himmel raste und anschließend explodierte, um mehr als 2000 km2 Nadelwald zu vernichten. Die einen argumentierten, es müsse ein großer Meteorit gewesen sein, andere sagen, daß ein außerirdisches Raumschiff explodiert sein müsse, noch andere bemühen so exotische Objekte wie ein schwarzes Mini-Loch oder eine völlig neue Art von vulkanischen Aktivitäten. Auch Experimente "verückter Wissenschaftler" mit einer neuen Art von "Wunderwaffe" wurden diskutiert.
Was da am Morgen des 30. Juni 1908 in der sibirischen Taiga passierte, war lange Zeit des 20. Jahrhunderts wirklich rätselhaft. Denn obwohl von außen alle Anzeichen eines sehr großen Meteoritenfalles gegeben waren (des größten überhaupt im 20. Jh.), fand sich niemals auch nur die Spur eines Kraters. Da die Beobachtungen der Augenzeugen in dem betreffenden Gebiet Erscheinungen wie "einen gleißenden Feuerball", eine "furchtbare Explosion", "versengende Hitze", "Aufsteigende Rauchsäulen" und andere beschrieben, die an die uns leider vertrauten Bilder von Atomexplosionen erinnern, gab es schon bald Spekulationen darüber, ob da 1908 nicht ein UFO abgestützt war. Denn schließlich gab es auf der Erde 1908 noch keine atomaren Geräte.
Demgegenüber argumentierten die "seriösen" Wissenschaftler, die an Atomexplosionen erinnernden Beschreibungen seien nicht verläßlich, denn 1908 konnte keine Atomexplosion über Sibirien stattgefunden haben - im gesamten Gebiet wurde niemals eine Spur von Radioaktivität jenseits des natürlichen Wertes gefunden.

Beide, die UFOlogen als auch die "seriösen" Wissenschaftler, müssen sich nach Meinung der Autorin Kritik gefallen lassen.
Die UFOlogen, weil nicht jedes Phänomen, das uns Menschen an einen uns vertrauten technischen Vorgang erinnert, deshalb automatisch von Außerirdischen verursacht worden sein muß. Mutter Natur ist wesentlich einfallsreicher, als wir uns das träumen lassen.
Die "seriösen" Wissenschaftler, weil Menschen im allgemeinen recht genau beschreiben können, was sie gesehen haben (das beweisen die Beobachtungen des Sikhote-Alin-Meteoritenfalles von 1947, die gut zu den Funden passen), selbst wenn sie dafür wegen ihrer kulturellen Herkunft zuweilen recht eigenartige Worte benutzen. Wenn aber Beobachtungen nicht zu wissenschaftliche Modellvorstellungen passen, ist es Zeit, die Modellvorstellungen zu überprüfen und nicht die Beobachtungen zu verwerfen.

Erst relativ spät im 20. Jahrhundert kam man auf den Gedanken, daß unser vermeintlich sicheres Wissen über Meteoritenfälle (großer Meteorit gleich großer Feuerball gleich großer Einschlagkrater) vielleicht doch etwas unvollständig ist. Die Überlegungen gingen dahin, ob nicht ein Himmelskörper aus leicht verdampfbarem Material die Erde getroffen hatte, etwa ein Brocken Kometeneis. Merkwürdig war indessen wieder einmal, daß in den Wochen vor der Explosion kein Komet nahe der Erde beobachtet worden war.
Trotzdem galt lange Zeit ein Bruchstück des Kometen Encke als aussichtsreichster Kandidat für dieses Szenario. Jedoch zeigte sich, als die Rechnerkapazitäten und damit verbunden Simulationen ausgeklügelter wurden, daß ein Eisbrocken viel zu hoch in der Erdatmosphäre verpuffen würde, um die verheerenden Auswirkungen des Tunguska-Ereignisses zu zeigen.
Wirklich lösen konnte man das Rätsel erst, als ein eigentlich bekanntes Phänomen bei Meteorbeobachtungen näher theoretisch untersucht wurde, nämlich das Auseinanderbrechen im Flug. Eigentlich haben nur solide Eisenmeteoriten eine Chance, die Erdoberfläche in einem Stück zu erreichen. Steinmeteoriten zerbrechen in der Regel, oft in mehreren Phasen, in mittleren Höhen. Erst als dieses Verhalten genügend genau modelliert werden konnte (z.B. von Hill & Goda 1993, s.u.) löste sich das Geheimnis um das Tunguska-Ereignis.
Man geht heute davon aus, daß 1908 ein Steinmeteoroid mit einem Durchmesser von etwa 80 Metern mit einer Geschwindigkeit von 22 km/s in einem Winkel von 30 Grad über dem Horizont in die Atmosphäre eingetreten ist. Ein solcher Steinmeteoroid hat eine nur geringe Materialfestigkeit; in genügend dichten Schichten der Atmosphäre wird er sehr schnell immer weiter zerbrechen. Die kleinen Bruchstücke werden in Luft fast sofort abgebremst. Folglich wird die gesamte kinetische Energie des Meteoroiden (die die Energie einer großen Wasserstoffbombe erreicht) in einem kurzen Stück der Flugbahn freigesetzt. Die Folge ist eine Explosion, die alle Charakteristiken einer großen Atomexplosion hat.

Für die vorliegende Website habe ich das Modell von Hill & Goda nachprogrammiert, um die Energiefreisetzung beim Auseinanderbrechen modellieren zu können. Die Rechnungen liegen den Bildern zugrunde, die allerdings mein persönliches "Artwork" sind und zum Teil von den Bildern aus dem Buch von Michael Light (s.u.) inspiriert sind (das Programm hat kein Grafik-Front-End). Falls einer meiner Leser selbst damit herumprobieren möchte, den C Quellcode stelle ich als freie Software unter der GPL (General Public License) zum Download bereit (s.u.)

Zwei Sekunden vor der Explosion hatte der Meteoroid sich der Erde schon auf ca. 40 km angenähert. Bereits seit fünf Sekunden fliegt der Körper hell glühend in der hohen Erdatmosphäre und hat dabei eine Strecke von mehr als 100 km über Grund zurückgelegt.
Augenzeugen berichten aus dieser Phase, daß das Objekt "heller als der Mond, aber nicht so hell wie die Sonne war". Die Simulation bestätigt das. Einer der Beobachter war sogar in der Lage, eine Zeichnung des in etwa brötchenförmigen Objektes "etwa ein Viertel so groß wie der Mond" anzufertigen.

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Etwa eine Sekunde vor der Explosion steigt die Helligkeit plötzlich an. Der Meteoroid ist jetzt noch 26 km über dem Boden und hat etwa 125 km über Grund zurückgelegt. Von seiner Oberfläche sind laut Simulation trotz des hellen Glühens bisher weniger als 30 cm abgeschmolzen - fast nichts angesichts des Durchmessers von 80 m.
Der Grund für den Helligkeitsausbruch, der den Körper jetzt heller als die Sonne strahlen läßt, ist das bei Steinmeteoroiden häufig beobachtete erste Aufbrechen. An diesem Punkt ist die Materialfestigkeit von Stein durch den Druck des Luftwiderstandes überschritten. Auch kleinere Meteoroiden zeigen oft einen solchen "Blitz", wenn sie zerbrechen.
Die Simulation zeigt auch, daß die Bruchstücke eng beeinander bleiben und als kohärenter Schwarm weiterfliegen.

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Der Augenblick der Explosion in 16 km Höhe: die gerade gebildeten Fragmente können den extremen Luftwiderstand nicht ertragen und zerbrechen in schneller Folge in immer kleinere Stücke bis hin zur Größe von Kies oder Ziegelsteinen. Die Simulation zeigt: der gesamte Vorgang nimmt weniger als eine Sekunde in Anspruch und setzt fast die gesamte kinetische Energie des Meteoroiden in der Größe von 29 Megatonnen TNT in einem Volumen von ca. 500 m Durchmesser und wenigen Kilometern Länge frei, mehr als die Hälfte davon in nur 0.2 Sekunden. Der Lichtblitz ist noch in 100 km Entfernung 100 mal so hell wie die Sonne.
Der Meteoroid hat sich auf einen Schlag in eine mehrere zehntausend Grad heiße längliche Plasmawolke in 16 km Höhe verwandelt.

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Wie bei jeder Freisetzung von solchen Energiemengen auf kleinstem Raum (also genau wie bei einer Atomexplosion) sendet die extrem heiße Plasmawolke hauptsächlich harte UV-Strahlung aus, die von der umgebenden Luft sofort wieder absorbiert wird. Auf diese Weise entsteht ein schnell expandierender weißglühender Feuerball, der innerhalb von einer Sekunde bis auf über 13 km Durchmesser anwächst. Wegen der Höhe der Explosion erreicht er den Boden nicht.
Im Gegensatz zu einer Atomexplosion, die ihre Energie in einem Punkt freisetzt, ist die Energie des Meteoroiden über eine gewisse Strecke verteilt, der Feuerball entwickelt sich deshalb etwas elliptisch und nicht kugelförmig.
Durch die intensive Hitzestrahlung wird der Wald unter dem Feuerball in einem Durchmesser von 20 km in Brand gesetzt.

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Feuerbälle dieser Größenordnung leuchten über einen Minute, ehe sie ausglühen, das ist von den Atomversuchen der 1950er und 1960er Jahre bekannt. Der Feuerball beginnt durch seine enorme Hitze getrieben wie ein Ballon aufzusteigen, im Vergleich mit seiner enormen Größe fällt das jedoch kaum auf. Unter sich zieht er tiefere Luftschichten mit nach oben, die beim Aufsteigen tellerförmige Kondensationsschichten bilden. Auch dieses Phänomen wurde in den 1950er und 1960er Jahre beobachtet.
30 Sekunden nach der Explosion erreicht die Druckwelle den Boden, wo die gerade entstandenen massiven Waldbrände von ihr wieder ausgeblasen werden. Im Zentrum des Geschehens kommt die Druckwelle übrigens senkrecht von oben, so daß einige Stämme stehenbleiben und nur sämtliche Äste von ihnen abgerissen werden. Das ist der gespenstische "Telegraphenmastenwald" nackter Stämme, den der sowjetische Forscher Leonid Kulik 1923 auf seiner ersten Erkundung des Gebietes fand.

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Eine Minute nach der Explosion glüht der Feuerball immer noch. Sein Aufstieg ist bei der enormen Größe und der einsetzenden Ausdehnung infolge der Hitze immer noch kaum zu sehen.
Der enorme Sog, den der aufsteigende Ball hinter sich her und in sich hinein zieht, reißt immer mehr Luft nach oben. Mit den glockenförmigen Kondensationswolken bildet sich die bekannte Pilzwolke derartig starker Explosionen aus.
Möglicherweise ist der Sog stark genug, um auch aus Bodennähe Asche, Rauch und Staub mit nach oben zu saugen. Am Boden selbst hat die Druckwelle inzwischen fast alle Brände ausgeblasen, so daß in der Mitte nur verkohlte und angebrannte Stämme liegenbleiben. Die Welle läuft weiter nach außen und bricht dabei alle Bäume vom Zentrum weg um.

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Einige Minuten nach der Explosion ist der Feuerball ausgeglüht und immer weiter aufgestiegen. Die Plizwolke hat sich auf ein Mehrfaches ihrer ursprünglichen Größe ausgedehnt. Wenn nicht die Rauchspur entlang der Flugbahn des Meteoroiden wäre, würde sich das Bild durch nichts mehr von einer der Pilzwolken unterscheiden, die während der Wasserstoffbombenentwicklung über so vielen unglücklichen pazifischen Atollen oder sibirischen Eismeerinseln zu sehen waren.
Auf dem Boden hat die Druckwelle in einem Durchmesser von 50 km (teilweise noch mehr) die Bäume entwurzelt.

In Irkutsk, 900 Kilometer entfernt, registrierte die meteorologische Station ein leichtes Erdbeben.

Glücklicherweise wurden in dem dünn besiedelten Gebiet nur wenige Menschen verletzt oder getötet. Eine Reihe von Familien vom Volk der Tungus, das in dem Gebiet lebt, verloren allerdings Rentierherden, Wintervorräte, Zelte und Hütten. Die Schamanen der Tungus erklärten das Gebiet für verflucht durch den Zorn der Götter und ließen jahrelang niemand dorthin.

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Die Explosionswolke stieg nach dem Ereignis in eine geschätzte Höhe von 60 km und breitete sich auf über 200 km Durchmesser aus, ehe sie sich auflöste. Am Abend des Tages und in den folgenden Nächten gab es in Europa Leuchterscheinungen durch den feinen Staub in der hohen Atmosphäre.

Es ist etwas beklemmend, sich vorzustellen, was passiert wäre, wenn der Tunguska-Meteoroid die Erde nur einige Jahrzehnte später, mitten im "Kalten Krieg", getroffen hätte. Die atmosphärische Erscheinung der Pilzwolke wäre mit Sicherheit als Atomschlag der jeweils verfeindeten Supermacht gedeutet worden. Ein weltweiter thermonuklearer Krieg wäre unvermeidlich gewesen.
Vielleicht hätte, zu spät, ein Wissenschaftler gemerkt, daß gar keine Radioaktivität freigesetzt worden wäre... wir alle haben jahrelang auf Messers Schneide gelebt, ohne es zu wissen.
In den 1970er und 1980er Jahren wurden gelegentlich durch Frühwarnsatelliten Blitze und Feuerbälle in der Erdatmosphäre registriert, die als illegale Atomversuche gedeutet wurden (meistens über dem Meer; u.a. Israel und Südafrika verdächtigt). Jedoch konnte nie eine Spur gefunden werden. Es liegt daher nahe, daß auch das solche Meteoriten waren.

Was wäre, wenn...

Man mag sich fragen, was eigentlich passiert, wenn noch größere Steinmeteoriten die Erde treffen. Das Ergebnis der Simulationsrechnungen ist etwas erschreckend.
Sehr große und damit extrem seltene Asteroiden aus Stein oder Eisen oder sehr große Kometen aus Eis erreichen die Erde in einem Stück und schlagen riesige Krater. Die weitaus häufigeren Asteroiden und Meteoroiden kleiner und mittlerer Größe aus Stein dagegen zerbrechen alle in der Atmosphäre, wo durch die Explosion ein viel höherer Schaden angerichtet wird als bei einem Einschlag im Boden.
Dabei nimmt die Energie mit der Größe des Himmelskörpers sehr viel schneller zu als man glaubt. Beispielsweise hat ein Steinmeteoroid von 200 m Durchmesser, der die Erde mit 30 km/s trifft (also gar nicht so sehr viel größer als der wahrscheinliche Auslöser des Tunguska-Ereignisses ist), eine kinetische Energie von etwa einer Gigatonne TNT (1000 Megatonnen TNT). Das ist mehr als das 30fache der Tunguska-Explosion. Er würde in 6 km Höhe explodieren und einen Feuerball von 42 km Durchmesser erzeugen. Der Blitz der Explosion wäre in 100 km Entfernung 10.000 mal so hell wie die Sonne. Möglicherweise würde dieser Feuerball sogar einen Krater in den Boden brennen, obwohl die Reste des Meteoroiden dort nie angekommen wären.
In einem Durchmesser von 140 km gäbe es schwerste Zerstörungen, in mehreren hundert Kilometern Entfernung wären die Auswirkungen noch spürbar. Wegen der großen Entfernung würde die Druckwelle lange brauchen, um alle durch die Hitze entzündeten Brände auszublasen; möglicherweise würden die Brände in dieser Zeit genug "Glut" erzeugen, um danach wieder aufzuflackern. Apokalyptische Feuerstürme auf riesigen Flächen würden sich entwickeln. Eine Katastrophe dieser Art könnte einen kleineren Staat von der Erdoberfläche verschwinden lassen.
Der Feuerball der Explosion würde aus der Erdatmosphäre ausbrechen und eine Schicht Gas, vom Boden hochgerissenen Staub und Rauch um die Erde legen, die noch Wochen und Monate nach der Katastrophe das Sonnenlicht schwächen würden. Ein "Nuklearer Winter" wäre wahrscheinlich.

Fazit

Um eine globale Katastrophe auszulösen, braucht es keinen Himmelskörper, der wie in "Deep Impact" in einem Stück in die Erdoberfläche einschlägt. Schon Steinmeteoroiden und -asteroiden mittlerer Größe besitzen weitaus mehr Energie als die größten menschengemachten Atomexplosionen, und sie setzen diese Energie in sehr zerstörerischen Atmosphärenexplosionen frei.
Ein Krater wird dabei nicht unbedingt erzeugt, und dennoch sind die Erscheinungen wie Feuerball, Druckwelle, Pilzwolke etc. und ihre verheerenden Folgen einer sehr großen Wasserstoffbombenexplosion nicht unähnlich. Einzig Radioaktivität wird nicht freigesetzt.
Das Tunguska-Ereignis von 1908 muß uns heutigen also nicht mehr länger rätselhaft sein, und trotz aller wissenschaftlichen Neugier sollten wir hoffen, daß uns ein weiteres Ereignis dieser Art erspart bleibt.


Referenzen

[1] Florensky, K. P., in Meteoritica 23(1963), http://abob.libs.uga.edu/bobk/tungmet.html
[2] Florensky, K. P., in: Sky and Telescope, Nov. 1963, S. 268
[3] Hills, J. G. und Goda, M. P., in: Astronomical Journal 105 (1993), S. 1114
[4] Gallant, R. A., in: Sky and Telescope, Jun. 1997, S. 38
[5] Light, M.: 100 Sonnen. Knesebeck Verlag, München 2003.


Download

tunguska.tar.gz downloaden (Meteoroiden-Fragmentations-Simulator)
README deutsch lesen
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Impactors Add-on für Celestia downloaden (enthält Tunguska)
(Screenshot 1)
(Screenshot 2)
README english lesen



Created: 06-Sep-2004
© 2004 Diane Neisius