Si un impactador a la velocidad de la luz "recortara" la Tierra, ¿el valle resultante permanecería estable durante períodos de tiempo geológicos?

Digamos que algunos extraterrestres arrojan un impactador hiper-super-duper-lightspeed a la Tierra.

Apenas lo golpean.

En lugar de un golpe directo a través del centro de masa, el impactador "recorta" la Tierra. Básicamente, es una trayectoria secante donde el punto de entrada y el punto de salida están a unos 450 kilómetros ( EDITAR: NO 450 KILÓMETROS, APROXIMADAMENTE 597 KILÓMETROS; MI MATEMÁTICA INICIAL ESTABA EQUIVOCADO ) uno del otro en línea recta. Entra y sale limpiamente; básicamente, la Tierra no le quitó mucha energía. Como señaló Alexander, probablemente esté hecho de algo así como materia degenerada. De qué está hecho es irrelevante; lo que importa es el valle/trinchera/raspadura en la Tierra que queda atrás.

Ignora los efectos de esta cosa en la vida en la Tierra, por supuesto. Probablemente esté todo muerto, dada la cantidad de energía puesta en la atmósfera.

Si mis cálculos son correctos, resulta en un valle de ~600 kilómetros de largo, perfectamente recto y ~7 kilómetros de profundidad en su punto más ancho. Llamémoslo hemisférico por facilidad matemática, lo que significa que también tiene 7 kilómetros de ancho.

Digamos también que impacta en el medio oeste estadounidense.

¿La trinchera que esta cosa cava en la Tierra permanecería geológicamente estable/reconocible como una trinchera durante, digamos, 2 millones de años?

Probablemente sí, pero no necesariamente. Piense en ello como cráteres de impacto de meteoritos. Y también, el impactador no podrá "salir limpiamente" a menos que esté hecho de algo muy denso como materia degenerada.
@Alexander Entonces de eso está hecho. El punto no es el impactador, es la zanja que cava en la Tierra.
¿Qué tan grande es tu impactador? Eso vale la pena considerarlo aquí, porque determina las características de su valle; un valle más ancho no necesariamente se comportará de la misma manera que uno estrecho bajo las fuerzas geológicas. ¡Sobre la distancia que describe, es muy posible que haya hecho un túnel y no un valle en absoluto!
@Palarran Editaré la pregunta para que esto quede más claro. El valle es (antes de la erosión/geología) un hemisferio: es tan ancho como profundo, unos 7 kilómetros.
Incluso si inicialmente hizo un túnel, en el período de tiempo el túnel probablemente se derrumbaría en un valle.
@Allan No está haciendo un túnel; no va "a través" de la Tierra. En su lugar, talla una zanja en él.
No excava ningún tipo de zanja o túnel. Derrite una franja de roca. La roca fundida se derrite y los líquidos fluyen. (Y eso, por supuesto, supone algún tipo de material muy exótico. Cualquier tipo de material normal se derretirá y no saldrá como un cuerpo unitario). Pero sí, obviamente, la cicatriz permanecerá visible durante 2 millones de años. Tenemos bastantes cráteres de impacto muy visibles y mucho más antiguos aquí en la Tierra.
@AlexP, estoy bastante seguro de que gran parte de la roca se "salpicaría" fuera del camino; a estas velocidades y energías, la roca se comporta como un líquido.
Si verdad. Se salpicará y se derretirá (y se vaporizará parcialmente) en el proceso. Como dije, la cicatriz seguirá siendo evidente y visible durante mucho más tiempo que 2 míseros millones de años. Simplemente no será un valle de 7 km de profundidad; será mucho más superficial.
El efecto dependería en gran medida de la sección transversal del impactador. Uno pequeño (como un pequeño agujero negro) dejaría un "agujero de bala" derretido en la corteza terrestre. Uno más grande (del tamaño de un automóvil) arruinaría todo el continente, incluso en este escenario de un golpe oblicuo.
Scott Manley tiene un excelente video sobre por qué la mayoría de los cráteres son circulares. youtube.com/watch?v=BCGWGJOUjHY .
@Key_Abrade El valle no tendría 7 kilómetros de profundidad en toda su longitud, ni siquiera al principio antes de comenzar a erosionarse o llenarse de lava, a menos que el impactador fuera lo suficientemente lento como para doblar su trayectoria para ser casi paralelo a la superficie de la Tierra. Si el Impactor viajó en línea recta durante 600 kilómetros, podría tener 7 km de profundidad en el centro, 0 metros de profundidad en cada extremo, 3,5 kilómetros de profundidad en cada punto a medio camino (150 kilómetros) entre el centro y un extremo, y así sucesivamente. un gradiente uniforme. Entonces, ¿se supone que el valle tiene 7 km de profundidad solo en el centro?
@MAGolding Sí.
Lo siento, pero " La Tierra no le quitó mucha energía " es una tontería. un objeto cercano a la velocidad de la luz que impacta contra una materia sólida causará la degeneración nuclear de la materia impactada. Seguido por la fusión de todo lo que se pueda fundir, y creando el equivalente de una explosión nuclear continua de varios gigatoneladas a lo largo de toda la travesía. No dejará un cráter o cañón, volará un gran porcentaje de todo el planeta.
Se desaconseja editar la pregunta de una manera que invalide las respuestas, es mejor hacer una nueva pregunta mejor. Además, la materia degenerada no puede existir fuera de un pozo de gravedad masivo, la materia degenerada habrá explotado mucho antes de llegar a la Tierra.
@John Edité la pregunta porque las matemáticas que hice para ella eran incorrectas, lo que significa que cualquier respuesta basada en ella habría sido incorrecta.

Respuestas (2)

Lo siento, la física dice lo contrario. (al menos en la pregunta original)

Impactador de velocidad de la luz, reducámoslo a solo 0.9C solo para mantener un elemento de realidad

No especifica el tamaño, pero afirma que arrojará mucha energía a la atmósfera y sobrevivirá a un agujero secante de 497 km de largo.

El gran y poderoso XKCD ya ha mostrado el camino al considerar una pelota de béisbol a 0.9C : algunas observaciones clave

  1. Aproximadamente a 0,3 °C, eres lo suficientemente rápido como para superar la barrera de culombio y participar en la fusión durante todo el trayecto de tu viaje porque los átomos objetivo no pueden apartarse del camino de la pelota de béisbol lo suficientemente rápido como para evitar la fusión nuclear.

  2. Para sobrevivir a un viaje secante de 597 km, su impactador deberá tener mucha más masa que una pelota de béisbol (corrigiendo un error que cometí de 450 millas cuando originalmente era de 450 km).

  3. Una cantidad colosal de energía se liberará en la Tierra durante el viaje secante. Valen muchas, muchas bombas nucleares.

Eso dejará una gran cicatriz, suponiendo que quede suficiente planeta.

OP modificó la pregunta después de que respondí, en la pregunta original, de alguna manera, el impactador apenas afectó al planeta durante el tránsito; eso es lo que objeté porque no iba a suceder.

En segundo lugar, la pregunta original no especificaba la materia degenerada, pero eso no es importante para determinar el tamaño del objeto; necesariamente debe tener un diámetro mucho mayor que una pelota de béisbol para tener el efecto de destruir la vida en el planeta a partir de la energía. liberada durante el tránsito a través de la atmósfera. Incluso a 0.9C, se requerirá un objeto de gran diámetro para hacerlo (nuevamente, la pregunta omitió el tamaño y la masa del impactador)

Este objeto de gran diámetro atravesará miles de millones (¿trillones?) de toneladas métricas de materia durante su tránsito secante y convertirá millones (miles de millones) de toneladas de materia en energía durante su paso, mucho mayor que la energía liberada por el evento de Chicxulub.

Suponiendo que el impactador tuviera una energía de sección transversal de 1 km2, la energía liberada al convertir el 1% de la atmósfera en su ruta de tránsito en energía sería de aproximadamente 1,4E25 J, aproximadamente lo mismo que el evento total de Chicxulub, para destruir todo. (o casi toda) la vida del tránsito atmosférico, el impactador debe ser aún más grande.

Cualquiera que confunda esto con un objeto del tamaño de una pelota de béisbol, lo siento si mi referencia al XKCD que ilustra la devastación desatada por el objeto 0.9C lo engañó.

Re: objeción a la materia degenerada.

Estoy de acuerdo en que la física que entendemos sugiere que la materia degenerada no puede existir fuera de algo como una estrella de neutrones o un agujero negro donde la gravedad permite que exista tal materia (una posible excepción del estrangulamiento teórico).

Sin embargo, la pregunta realmente no tiene sentido sin la materia colapsada porque la materia normal se comportaría de manera muy diferente. Es decir, al impactar contra la superficie, básicamente explotaría en una enorme bola de plasma que no seguiría un camino secante a través de la tierra.

Esto es como el hecho de que ignoramos la etiqueta de más rápido que la luz combinada con la física : no, así no es como funciona la física. Al igual que ignoré la descripción de la velocidad de la luz y la reafirmé como 0.9C

Supongo que podría haber votado para cerrar en primer lugar

450 kilómetros, no millas. Digamos que el impactador tiene la misma masa que una pelota de béisbol, y de alguna manera va lo suficientemente rápido como para cavar una zanja hemisférica de 7 kilómetros en la Tierra.
*masa en reposo de una pelota de beisbol.
0,145 kg (1 pelota de béisbol) x 0,9 c = 16 865 393 849 megajulios = 4,03 megatones de TNT, que no es tan grande. El comportamiento probable, incluso si la pelota de béisbol está hecha de "materia exótica", es un cráter algo angulado con la pelota de béisbol incrustada en algún lugar. El consultante necesitará modificar un poco los números.
@GrumpyYoungMan Estallaría en la atmósfera superior. A nivel del suelo, escucharía un "zas" y algunas ventanas podrían romperse. No habría cráter. Consulte impact.ese.ic.ac.uk/ImpactEarth/ImpactEffects , pero no tiene en cuenta las velocidades relativistas, así que aumente un poco el tamaño (manteniéndolo pequeño ) mientras mantiene la misma energía. Consulte impact.ese.ic.ac.uk/ImpactEarth/cgi-bin/… para ver un proyectil con la misma energía que una pelota de béisbol de 0,9c (esfera de hierro de 1 m a 9000 km/s).
Sin embargo, si el impactador es un litro de materia degenerada, con una masa de 6 * 10^14 kg, no se rompería. De hecho, podría cavar una trinchera sin reducir demasiado su energía cinética. No me queda claro por qué esta respuesta se titula "La física dice que no": ¿qué tiene de malo depositar muchas bombas nucleares con energía a medida que pasa? ¿Cómo es eso un "no"? El OP afirma que puede matar toda la vida en la Tierra y no le importa.
@GrumpyYoungMan: la referencia de béisbol era solo para el artículo de XKCD: como dije, la masa requerida para sobrevivir a un viaje secante tendrá que ser mucho mayor, porque estaría experimentando una fusión continua.
@KEY_ABRADE no puede, los impactadores no tallan, explotan. cuanto más rápido van, más esférica es la explosión. si el cráter tiene 7 km de ancho, también tendrá 7 km de largo. si lo empuja hacia abajo a 20 o 10 grados para obtener un cráter largo, rebota en la atmósfera. lo mejor que vas a conseguir es una línea de cráteres.
@causative: actualizo mi respuesta para reflejar por qué mi respuesta dice que la física dice que no porque refleja la pregunta original, no como se revisó después de publicar mi respuesta.
@GaryWalker Usted dice 1 km ^ 2 de sección transversal, pero mencionó materia degenerada, es decir, el material en una estrella de neutrones. Un solo litro de materia degenerada, con una sección transversal de 100 cm ^ 2, sería fácilmente suficiente para perforar 450 km de roca, si fuera lo suficientemente rápido; supera en masa a toda la roca por 10 ^ 7. Todavía no está claro a qué estás diciendo que la física dice "no". Nada en el escenario que presentaste contradice nada en el OP.
@causative: se agregó materia degenerada después de responder la pregunta. Pero, ¿leyó la parte sobre tener que tener suficiente daño solo por el impacto atmosférico para destruir toda la vida? Es por eso que también debía afirmar que el área de la sección transversal debe exceder 1 kilómetro cuadrado.
@la materia degenerada causativa no puede existir fuera de un pozo de gravedad masivo, no existe tal cosa como una pequeña masa de materia degenerada, tal objeto explotaría instantáneamente sin necesidad de impacto.
@GaryWalker, la pregunta decía: "ignorar el efecto en la vida": no había ningún requisito para destruir toda la vida, solo que era aceptable si lo hiciera. John, no está claro que la materia degenerada por neutrones explotaría. Ver physicsforums.com/threads/… para múltiples opiniones diferentes; la fuerza fuerte puede mantener unidos a los neutrones, o la presión de degeneración de neutrones puede separarlos. De todos modos, esto es ciencia ficción, por lo que los extraterrestres pueden tener algún método adicional para mantenerlo unido.
@causative: ignore los efectos en la vida, no significa que el hecho de que el impacto de la atmósfera por sí solo probablemente extinguirá toda la vida sea en sí mismo insignificante, solo que el resultado sobre la vida no es relevante para la pregunta: este es un gran impactador

¿La trinchera que esta cosa cava en la Tierra permanecería geológicamente estable/reconocible como una trinchera durante, digamos, 2 millones de años?

Sí.

Es solo mi opinión, pero creo que el impacto de este objeto destruiría por completo la atmósfera existente, quemándola o arrancándola. Creo que lo que quedaría es un planeta árido abierto al vacío, por lo que no habría lluvia, ni viento, ni clima que causara erosión. Eventualmente, una atmósfera delgada puede llegar a pasar a medida que el agua en los acuíferos hierve lentamente... pero dudo que sea suficiente.

Supongamos por cualquier medio que la atmósfera se dejó intacta...

Se cree que el evento de extinción del Cretácico-Paleógeno fue el impacto de un asteroide que resultó en la pérdida del 75% de las especies de plantas y animales en la Tierra. No fue un evento a la velocidad de la luz. Lejos de ahi. Es por eso que mi creencia anterior se mantiene.

Pero supongamos que ajustamos la masa y la velocidad para obtener la trinchera que está buscando sin matar todo en la Tierra y destruir la atmósfera. ¿Duraría la trinchera 2.000.000 de años?

Se cree que el Gran Cañón tiene entre 5 y 70 millones de años . Así que tenemos pruebas de que tu cañón puede durar como esperabas.

Un poco...

El problema es que estás atravesando algunos acuíferos enormes . La naturaleza de los acuíferos es llenarse de agua. Entonces, si bien el Gran Cañón existe desde hace mucho tiempo, lo ha hecho sin lluvia significativa y solo como un río.

Tu trinchera se llenaría de agua y se convertiría en el mar interior más grande que la Tierra haya visto jamás.

Peor aún, el tamaño de la trinchera sugiere que perforarías el manto en su centro o te acercarías mucho. Eso, combinado con el calor del paso del impactador, significaría que el centro de la trinchera experimentaría un vulcanismo grave. ¿Sería suficiente cambiar la forma de la trinchera?

Nadie sabe. Nadie puede saber Una vez que el magma comienza a fluir, es posible que la mayor parte de la fosa se llene de roca. Los acuíferos podrían detener eso, o no. La lluvia podría detener eso, o no. Puede que ni siquiera suceda.

Esto es importante: no hay forma de saber realmente si su trinchera seguirá pareciendo una trinchera después de 2 millones de años. Entonces, al final, puedes usar el ejemplo del Gran Cañón para justificar tus deseos, o puedes usar los acuíferos y el magma para justificar lo contrario.

"perforar el manto en su centro o acercarse mucho": según los cálculos de OP, el impactador alcanzaría solo unos 7 km de profundidad. En la ubicación de destino (Medio Oeste de Estados Unidos), la corteza terrestre tiene un espesor de unos 40-45 km.
@Alexander No estoy muy seguro de confiar en los cálculos de Key en este caso. Pero podría estar equivocado.
@JoinJBHonCodidact Sí, estaba equivocado. Usé una calculadora de acordes; en concreto, el tercero de esta página ("Área del segmento de círculo por radio y altura"): planetcalc.com/1421 . Conecté 6371 para el radio y 7 kilómetros para la altura de la cuerda y obtuve una longitud de cuerda de ~ 597 kilómetros, no 450. Actualizaré OP para señalar esto.
Si un impactador a la velocidad de la luz "recortara" la Tierra, ¿el valle resultante permanecería estable durante períodos de tiempo geológicos?
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