기타 直径10キロの隕石がマグニチュード12の大地震をもたらした…恐竜を絶滅させた"災厄"が再び地球を襲う可能性

[お持て成し]

直径10キロの隕石がマグニチュード12の大地震をもたらした…恐竜を絶滅させた"災厄"が再び地球を襲う可能性 / 12/19(金) / プレジデントオンライン

※写真はイメージです - 写真＝iStock.com／forplayday

巨大な天体が地球に衝突し、甚大な被害をもたらす……そんなSF映画のような出来事は本当に起きるのだろうか。宇宙物理学者の佐藤勝彦東大名誉教授は「2013年にロシアで直径17メートルの隕石が落下し、1200人以上が負傷した。120年ほど前には直径50メートル級の小惑星が落下してきたこともある。天体衝突の可能性は決して杞憂ではない」という――。

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　※本稿は、佐藤勝彦『眠れなくなる未来の宇宙のはなし』(宝島社文庫)の一部を再編集したものです。

■ 2013年にロシアを襲った巨大隕石落下事件

　近未来の地球を襲うかもしれない、いくつかの災厄が存在します。なかでも多くの生物種を存亡のふちに追い込む最大級の自然災害があります。小惑星や彗星の衝突です。

　巨大な天体が地球に衝突するといえば、SF映画『アルマゲドン』や『ディープ・インパクト』(ともに1998年公開)で描かれたパニックを思い浮かべる方がいらっしゃるかもしれません。あるいは、6500万年前に恐竜を滅ぼす原因となったとされる、直径10キロメートルもの「巨大隕石(小惑星)の衝突」を連想する方も多いでしょう。

　しかし、「それは所詮、SFの世界の話でしょう？」とか「何千万年前という大昔の出来事で、現代の私たちには関係ないでしょう？」というのが、一般の皆さんの偽らざる思いだったはずです。

　「宇宙から隕石が降ってくるのは知っているよ。でもそれが私たちに危険をもたらすだなんて、普段考えたこともない。考えたところで、その危険度なんて限りなくゼロに近いんじゃないの？」と、そうお考えだったのではないでしょうか。

　ですが、天体衝突の心配をすることが必ずしも杞憂とはいえないことを教えてくれたのが、ロシアの「チェリャビンスク隕石」の落下事件でした。2013年2月15日の午前9時20分(地方時、日本時間では12時20分)、ロシア西部・ウラル地方のチェリャビンスク州に巨大な隕石が落下したのです。

■ 衝撃波で4000棟の建物のガラスが割れた

　秒速18キロメートル(マッハ50以上)で大気圏に突入した隕石は、大気との摩擦によって数万度の炎に包まれました。そして上空20キロメートルで爆発し、太陽よりも眩しい閃光に街が包まれます。その直後、粉々になった無数の隕石が、半径約100キロメートルの範囲に落下しました。

　さらに大爆発から90秒後に爆音と衝撃波が街を襲い、4000棟の建物のガラスや壁が崩れ、1200人以上の人々が負傷しました。死者が出なかったのが不幸中の幸いという、まさに大惨事だったのです。

　隕石とは、宇宙空間から地球の大気に飛び込んできた小天体(小惑星や彗星)のかけらが、燃え尽きずに地上まで落下してきたものです。宇宙からはたえず、無数の小天体が地球の大気に突入してきますが、ほとんどは重さが数ミリグラムから数十グラム程度のものです。

　これらは大気との摩擦で熱くなって光り、地上からは流星(流れ星)として観測されます。上空100キロメートルあたりで光り、70キロメートルくらいで燃え尽きるのが普通です。

　しかし、飛び込んできた小天体のサイズが大きくなると、上空で燃え尽きずに地上まで到達し、それを隕石と呼びます。今回チェリャビンスクに落下した隕石は、大気圏に突入した時点で直径17メートル、重さは1万トンもあったと推定されています。

■ 大都市に落ちていたら負傷者数は桁違いだった

　ロシアでは1908年にも「ツングースカの大爆発」と呼ばれる、小惑星の落下がありました。シベリアの山林に推定40〜50メートルの巨大な小惑星が落下して上空1キロメートルで爆発し、半径30キロメートルにわたって森林が炎上したといいます。僻地であったために人的な被害はなかったということです。

　もしチェリャビンスク隕石が落下したのが大都市であれば、負傷者の数は文字通り桁違いのものとなったでしょう。

　さらに、今回幸いだったのは、隕石の落下速度が比較的遅く、また低い角度で地球に突入してきたことです。そのために隕石が高温状態にさらされる時間が長く、隕石は上空20キロメートルで爆発して粉々になりました。隕石の密度が低く、全体がもろい状態だったことも、空中分解した原因だったと考えられています。

■ 広島型原子爆弾25個分の衝突エネルギー

　もし空中で爆発せずに、そのまま大地に激突していたら、広島型原子爆弾25個分の衝突エネルギーが地上で解放され、直径200メートルのクレーターができたはずです。そして数万度の高温と圧力で粉砕されたクレーター内の岩石が100キロメートル四方に炸裂して、甚大な被害を及ぼしたと想像されています。

　また、ツングースカ大爆発のように、上空わずか1キロメートルで爆発していたら、数キロメートルが焼け野原となり、衝撃波の被害で数十キロメートルの範囲に壊滅的な被害が生じたとされます。今回の被害もけっして小さくありませんが、それでも「この程度」ですんだのは、いくつもの幸運が重なった結果のこと、偶然の出来事にすぎないのです。

■ 隕石の元になる小惑星と彗星

　さて、隕石の元となる小天体には、小惑星と彗星があります。

　小惑星は、おもに火星の軌道と木星の軌道の間にあって、太陽の周囲を公転している数十万個の小さな天体です。ただし、小惑星探査機「はやぶさ」が訪れた小惑星イトカワのように、もっと地球に近い場所を公転するものもあり、そうしたものが地球と衝突するおそれがあるわけです。

　大きさは最大で直径950キロメートル程度、大多数は直径10キロメートルにも満たず、ジャガイモのようないびつな形をしたものがほとんどです。太陽系誕生の際の、惑星に成長する前の姿を現代に再現していると考えられることから、小惑星は「太陽系の化石」とも呼ばれます。

　一方、彗星は数年から数十万年ごとに太陽に近づく、楕円形の軌道を持つ天体です(一度太陽に近づいて、それきり2度と戻ってこない彗星もあります)。太陽に近づくにつれてどんどん明るくなり、長い尾を引くようになります。彗星はおもに氷でできているため、太陽に近づくと氷が溶けて、内部に含まれていたガスが太陽風に流されて尾を引くのです。

　では、こうした小惑星や彗星のうち、地球に衝突して大きな被害をもたらすものは、どのくらいの頻度でやって来るのでしょうか。

　今回のチェリャビンスク隕石の元となったのは、直径17メートル、重さ1万トンの小惑星でした。直径10メートルクラスの小天体ですと、研究者によって数値に差はありますが、およそ数十年から100年に1回の頻度と予想されています。

■ 恐竜を絶滅させた直径10キロメートル級天体

　これがツングースカ大爆発クラス、直径50メートル程度の小天体になると、数百年から1000年に1回くらいになるそうです。さらに、恐竜を絶滅させた原因とされる、直径10キロメートル級の天体ですと、1億年に1回程度と考えられています。

　6500万年前、直径10キロメートルの天体が地球に衝突した時、そのエネルギーは広島型原子爆弾の10億倍に相当したそうです。10キロメートルとは、東京を走る山手線の長径ほどの大きさです。その衝撃によって、マグニチュード12(14という説も)という想像を絶する巨大地震が起きたと推定されています。

　地震の規模を示すマグニチュードは、1つ上がるごとにエネルギーが32倍になります。マグニチュード12といえば、地球上で起きる最大級の地震とされるマグニチュード9の、3万倍以上のエネルギーです。また衝突によって、高さ数千メートルという巨大津波も発生したとされます。

　さらに膨大な土砂や灰が空中に巻き上がって、何年も太陽光を遮り、地球は急速に寒冷化して「衝突の冬」が訪れたと考えられています。これらの影響で、繁栄を極めていた恐竜を始め、地球上の多くの生命が死滅したのです。衝突の痕跡は、直径約160キロメートルの「チチュルブ・クレーター」(メキシコ)として残っています。

　直径10キロメートル級の天体が1億年に一度、地球に降ってくるとしたら、単純計算ですが3500万年後には同じ災厄が再び地球を襲っても不思議ではありません。6500万年前の天変地異は、恐竜が滅び、代わって哺乳類が地球生命の主役の座を獲得するきっかけとなりました。次の巨大天体衝突では、地球環境と生命にどんな影響がもたらされるのでしょうか。

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佐藤 勝彦（さとう・かつひこ）
東京大学名誉教授
1945年生まれ。京都大学大学院理学研究科物理学専攻博士課程修了。理学博士。自然科学研究機構機構長、日本学術振興会学術システム研究センター所長などを歴任し、現在は明星大学客員教授、日本学士院会員。専攻は宇宙論・宇宙物理学。「インフレーション理論」をアメリカのグースと独立に提唱。また日本物理学会会長、国際天文学連合宇宙論委員会委員長を務めるなど、その功績は世界的に知られる。著書は『宇宙論入門』（岩波新書）、『眠れなくなる宇宙のはなし』『ますます眠れなくなる宇宙のはなし』（ともに宝島社）、『科学者になりたい君へ』（河出書房新社）ほか多数。
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東京大学名誉教授 佐藤 勝彦

https://news.yahoo.co.jp/articles/d353aad069d543538fbd11651245d8f5eb886fe5?page=1

直径10キロの隕石がマグニチュード12の大地震をもたらした…恐竜を絶滅させた"災厄"が再び地

지름 10킬로의 운석이 매그니튜드 12의 대지진을 가져왔다…공룡을 멸종시킨 "재액"이 다시 지구를 덮칠 가능성 / 12/19(금) / 프레지던트 온라인

거대한 천체가 지구에 충돌해, 막대한 피해를 가져오는……그런 SF영화와 같은 사건은 정말로 일어나는 것일까. 우주 물리학자의 사토 카츠히코 도쿄대 명예 교수는 「2013년에 러시아에서 직경 17미터의 운석이 낙하해, 1200명 이상이 부상했다. 120여 년 전에는 지름 50m급 소행성이 낙하해 오기도 했다. 천체 충돌의 가능성은 결코 기우가 아니다」라고 한다――.

※ 본 글은, 사토 카츠히코『잠 못 드는 미래의 우주 이야기』 (타카라지마사 문고)의 일부를 재편집한 것입니다.

■ 2013년 러시아 덮친 거대 운석 낙하사건

가까운 미래의 지구를 덮칠지도 모르는 몇 가지 재앙이 존재합니다. 그 중에서도 많은 생물 종을 존망의 가장자리에 몰아넣는 최대급의 자연 재해가 있습니다. 소행성이나 혜성의 충돌입니다.

거대한 천체가 지구에 충돌한다고 하면 SF영화 아마겟돈이나 딥 임팩트(함께 1998년 개봉)에서 그려진 패닉을 떠올리는 분이 계실지도 모릅니다. 또는 6500만 년 전 공룡을 멸망시키는 원인이 되었다고 하는, 직경 10킬로미터나 되는 '거대 운석(소행성)의 충돌'을 연상하는 분들도 많을 것입니다. 

그러나, 「그것은 어차피, SF의 세계의 이야기겠지요?」라든가 「수천만 년 전이라고 하는 아주 옛날의 일로, 현대의 우리에게는 관계없겠지요?」라고 하는 것이, 일반 여러분의 속지 않는 생각이었을 것입니다.

"우주에서 운석이 내려오는 건 알아요. 그런데 그게 우리에게 위험을 초래한다고 평소에 생각해 본 적도 없다. 생각해도, 그 위험도 따위는 한없이 제로에 가까운 것이 아닐까?" 라고, 그렇게 생각하지 않았던 것이 아닐까요.

하지만, 천체 충돌의 걱정을 하는 것이 반드시 기우라고는 할 수 없다는 것을 가르쳐 준 것이, 러시아의 '첼랴빈스크 운석'의 낙하 사건이었습니다. 2013년 2월 15일 오전 9시 20분(지방시, 일본시간으로는 12시 20분) 러시아 서부 우랄 지방의 첼랴빈스크 주에 거대한 운석이 낙하한 것입니다.

■ 충격파로 4000동 건물 유리 깨졌다

초속 18킬로미터(마하 50 이상)로 대기권에 돌입한 운석은 대기와의 마찰로 인해 수만 도의 불길에 휩싸였습니다. 그리고 상공 20킬로미터에서 폭발하여 태양보다 눈부신 섬광에 도시가 휩싸입니다. 그 직후 산산조각 난 무수한 운석이 반경 약 100킬로미터 범위에 낙하했습니다.

또 대폭발 90초 만에 폭음과 충격파가 거리를 휩쓸고 4000동의 건물 유리와 벽이 무너져 1200명 이상의 사람들이 다쳤습니다. 사망자가 나오지 않은 것이 불행 중 다행이라고 하는, 그야말로 대참사였던 것입니다.

운석이란, 우주 공간으로부터 지구의 대기에 뛰어들어 온 소천체(소행성이나 혜성)의 조각이, 다 타지 않고 지상까지 낙하해 온 것입니다. 우주에서는 끊임없이 무수히 많은 소천체가 지구의 대기에 돌입하지만, 대부분은 무게가 몇 밀리그램에서 수십 그램 정도의 것입니다.

이들은 대기와의 마찰로 뜨거워져 빛을 내며 지상에서는 유성으로 관측됩니다. 상공 100킬로미터 정도에서 빛이 나고, 70킬로미터 정도에서 다 타는 것이 보통입니다.

그러나 날아든 소천체의 크기가 커지면 상공에서 다 타지 않고 지상까지 도달하여 그것을 운석이라고 부릅니다. 이번에 첼랴빈스크에 낙하한 운석은 대기권에 돌입한 시점에 직경 17미터, 무게는 1만 톤이나 되었을 것으로 추정되고 있습니다.

■ 대도시에 떨어졌다면 부상자 수는 월등했다

러시아에서는 1908년에도 '퉁구스카의 대폭발'이라고 불리는 소행성의 낙하가 있었습니다. 시베리아의 산림에 추정 4050m의 거대한 소행성이 낙하해 상공 1km에서 폭발해 반경 30km에 걸쳐 삼림이 화염에 휩싸였다고 합니다. 벽지였기 때문에 인적 피해는 없었다는 것입니다. 

만약 첼랴빈스크 운석이 낙하한 것이 대도시라면, 부상자의 수는 말 그대로 월등한 것이 되었을 것입니다.

게다가 이번에 다행이었던 것은 운석의 낙하 속도가 비교적 느리고, 또 낮은 각도로 지구에 돌입해 온 것입니다. 그 때문에 운석이 고온 상태에 노출되는 시간이 길었고, 운석은 상공 20킬로미터에서 폭발하여 산산조각이 났습니다. 운석의 밀도가 낮고 전체가 약한 상태였던 것도 공중 분해의 원인이었다고 생각되고 있습니다.

■ 히로시마 원자폭탄 25개 분량의 충돌 에너지

만약 공중에서 폭발하지 않고 그대로 대지에 격돌했다면 히로시마형 원자폭탄 25개분의 충돌 에너지가 지상에서 해방되어 직경 200미터의 크레이터가 생겼을 것입니다. 그리고 수만 도의 고온과 압력으로 분쇄된 크레이터 내 암석이 100킬로미터 사방에 작렬하여 막대한 피해를 끼쳤다고 상상되고 있습니다.

또한 퉁구스카 대폭발과 같이 상공에서 불과 1킬로미터에서 폭발했다면 수 킬로미터가 불탄 들판이 되어 충격파의 피해로 수십 킬로미터 범위에 파괴적인 피해가 생긴 것으로 여겨집니다. 이번 피해도 결코 작지 않지만, 그래도 '이 정도'로 끝난 것은, 몇 개의 행운이 겹친 결과의 일, 우연한 사건에 지나지 않습니다.

■ 운석의 근원이 되는 소행성과 혜성

자, 운석의 근원이 되는 소천체에는 소행성과 혜성이 있습니다.

소행성은 주로 화성 궤도와 목성 궤도 사이에 있으며 태양 주위를 공전하고 있는 수십만 개의 작은 천체입니다. 다만, 소행성 탐사기 「하야부사」가 방문한 소행성 이토카와처럼, 더 지구에 가까운 장소를 공전하는 것도 있어, 그러한 것이 지구와 충돌할 우려가 있는 것입니다.

크기는 최대 직경 950킬로미터 정도, 대다수는 직경 10킬로미터도 되지 않고 감자처럼 삐뚤삐뚤한 모양을 한 것이 대부분입니다. 태양계 탄생 때의 행성으로 성장하기 전의 모습을 현대에 재현하고 있다고 생각되기 때문에 소행성은 '태양계의 화석'이라고도 불립니다.

한편 혜성은 몇 년에서 수십만 년마다 태양에 가까워지는 타원형 궤도를 가진 천체입니다(한 번 태양에 가까워지고 그 이후로 다시는 돌아오지 않는 혜성도 있습니다). 태양에 가까워질수록 점점 밝아지고 긴 꼬리를 당기게 됩니다. 혜성은 주로 얼음으로 이루어져 있기 때문에 태양에 접근하면 얼음이 녹아 내부에 포함되어 있던 가스가 태양풍에 휩쓸려 꼬리를 당기는 것입니다.

그럼, 이러한 소행성이나 혜성 중, 지구에 충돌해 큰 피해를 가져오는 것은, 어느 정도의 빈도로 오는 것일까요.

이번 첼랴빈스크 운석의 근원이 된 것은 직경 17미터, 무게 1만 톤의 소행성이었습니다. 직경 10미터 클래스의 소천체라면 연구자에 따라 수치에 차이는 있지만, 대략 수십 년에서 100년에 한 번의 빈도로 예상되고 있습니다.

■ 공룡을 멸종시킨 지름 10킬로미터급 천체

이것이 퉁구스카 대폭발 클래스, 직경 50미터 정도의 소천체가 되면 수백 년에서 1000년에 한 번 정도 된다고 합니다. 또한 공룡을 멸종시킨 원인으로 여겨지는 직경 10킬로미터급 천체라면 1억 년에 1회 정도라고 생각되고 있습니다. 

6500만 년 전 직경 10킬로미터의 천체가 지구에 충돌했을 때, 그 에너지는 히로시마형 원자 폭탄의 10억 배에 해당했다고 합니다. 10 킬로미터는 도쿄를 달리는 야마노테 선의 길이 정도의 크기입니다. 그 충격으로 인해 매그니튜드 12(14라는 설도)라는 상상을 초월한 거대 지진이 일어난 것으로 추정되고 있습니다. 

지진의 규모를 나타내는 매그니튜드는 하나 올라갈 때마다 에너지가 32배가 됩니다. 매그니튜드 12라고 하면 지구상에서 일어나는 최대 지진으로 여겨지는 매그니튜드 9의 3만 배 이상의 에너지입니다. 또한 충돌에 의해 높이 수천 미터라는 거대한 쓰나미도 발생했다고 합니다.

또한 방대한 토사와 재가 공중으로 휘감겨, 몇 년이나 태양광을 가로막아, 지구는 급속히 한랭화해 「충돌의 겨울」이 찾아왔다고 생각되고 있습니다. 이러한 영향으로 번영을 거듭하던 공룡을 비롯해 지구상의 많은 생명이 사멸한 것입니다. 충돌 흔적은 지름 약 160킬로미터의 '치튀르브 크레이터'(멕시코)로 남아 있습니다.

지름 10킬로미터급 천체가 1억 년에 한 번 지구에 내린다면 단순 계산이지만 3500만 년 후에는 같은 재액이 다시 지구를 덮쳐도 이상하지 않습니다. 6500만 년 전의 천변지이는 공룡이 망하고 대신 포유류가 지구 생명의 주역 자리를 차지하는 계기가 되었습니다. 다음 거대 천체 충돌은 지구 환경과 생명에 어떤 영향을 미칠까요? 

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사토 카츠히코 / 도쿄대학 명예교수
1945년생. 교토 대학 대학원 이학 연구과 물리학 전공 박사 과정 수료. 이학 박사. 자연과학 연구 기구 기구장, 일본 학술 진흥회 학술 시스템 연구 센터 소장등을 역임해, 현재는 메이세이 대학 객원 교수, 일본 학사원 회원. 전공은 우주론·우주 물리학. 「인플레이션 이론」을 미국의 구스와 독립적으로 제창. 또 일본 물리학회 회장, 국제천문학연합우주론위원회 위원장을 맡는 등 그 공적은 세계적으로 알려졌다. 저서는 「우주론 입문」(이와나미 신서), 「잠을 잘 수 없게 되는 우주의 이야기」 「점점 더 잠을 잘 수 없게 되는 우주의 이야기」(함께 타카라지마사), 「과학자가 되고 싶은 너에게」(카와데 쇼보 신사) 외 다수. 
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도쿄대학 명예교수 사토 카츠히코