Képzeld el: a Mariana-árok fenekére leengedik a valaha tesztelt legerősebb atomfegyvert. Felette csaknem 11 kilométernyi víztömeg tornyosul, körülötte koromsötétség honol, a közelben pedig tektonikus lemezek határa húzódik. Egy katasztrófafilm kezdőjelenetéhez szinte tökéletes ez a helyszín.
A fantáziánk pedig azonnal elkezdi felvázolni a drámai következményeket.
Az óceánból felhőkarcoló méretű vízfal emelkedik a magasba, a part menti városok víz alá kerülnek, a földkéreg megreped, a felébredő vulkánok pedig végleg elpusztítanak mindent, ami túlélte az első hullámot. Valahol egy ablaktalan dolgozószobában pedig biztosan ott ül egy kétségbeesett tudós, aki minderre már negyven perccel korábban figyelmeztetett.
Ennek a hollywoodi forgatókönyvnek azonban van egy hatalmas hibája: abban a mélységben, ahová a legspeciálisabb kutatóeszközök is csak alig jutnak el, még egy atomrobbanás is olyan körülményekkel szembesül, amelyek alaposan lefaragnak a pusztító erejéből. Nézzük végig lépésről lépésre, mi történne a felvillanás pillanatától kezdve, és miért zárulna meglepő eredménnyel egy ilyen kísérlet.
Ahol a víz gigantikus préssé alakul
A Föld óceánjainak legmélyebb ismert pontja a Mariana-árokban található Challenger-szakadék. A mélysége nagyjából 11 kilométer – ha a fenekére állítanánk a Mount Everestet, a hegycsúcs felett még mindig több mint két kilométernyi vízoszlop hömpölyögne.
Összehasonlításképpen: a Titanic roncsai nagyjából 3,8 kilométeres mélységben nyugszanak. Ahhoz, hogy innen elérjük a Mariana-árok alját, még majdnem kétszer ekkora távolságot kellene megtennünk lefelé. Az átlagos tengerfenék szintje itt már réges-rég, kilométerekkel a fejünk felett húzódna.
A napfény egyáltalán nem jut le ebbe a mélységbe, a víz jéghideg, a hidrosztatikai nyomás pedig meghaladja az ezer atmoszférát. Ez azt jelenti, hogy minden egyes négyzetcentiméterre körülbelül egytonnányi súly nehezedik. Egy hagyományos tengeralattjárót jóval azelőtt roppantana össze ez a pokoli nyomás, mint hogy egyáltalán a közelébe érne az árok aljának.
Ennek ellenére a mélység egyáltalán nem élettelen. Az üledékben mikroorganizmusok nyüzsögnek, az aljzaton apró gerinctelenek mászkálnak, és ez a rejtett élővilág tökéletesen alkalmazkodott azokhoz a körülményekhez, amelyek egy ember számára pillanatok alatt végzetesek lennének. Az itteni élőlényeknek ez a döbbenetes nyomás jelenti a normális, megszokott életteret.
Maga az árok ott jött létre, ahol az egyik tektonikus kőzetlemez a másik alá bukik (az úgynevezett szubdukciós zónában). Első hallásra ideális pontnak tűnhet ahhoz, hogy véletlenül darabokra robbantsuk a bolygót, ám a kőzetlemezek találkozása egy felfoghatatlanul hatalmas víztömeg alatt húzódik. És pontosan ez a víztömeg az, ami elsőként fogja útját állni a detonációnak.
A bomba, amely még a légkört is megremegtette
A gondolatkísérletünkhöz a valaha tesztelt legerősebb termonukleáris fegyvert, a szovjet Cár-bombát vegyük alapul. Az 1961-es robbantás hatóereje megközelítőleg 50 megatonna volt, ami 50 millió tonna TNT felrobbanásával egyenértékű.
Ez az energia akkora, hogy az emberi elme számára szinte felfoghatatlan. Csak hogy érzékeljük a nagyságrendet: ez a töltet több mint 3300-szor volt pusztítóbb a Hirosimára ledobott atombombánál. A Cár-bomba tesztje volt az emberiség történelmének legnagyobb erejű mesterséges robbantása.
Akkor a levegőben a tűzgömb átmérője megközelítette a 8 kilométert, az ikonikus gombafelhő pedig több mint 60 kilométeres magasságba – a sztratoszférán is túlra – tört fel. A robbanás nyomáshulláma háromszor kerülte meg a Földet. Az emberiség meglehetősen meggyőző, egyben rémisztő bizonyítékot kapott arra, mekkora energiát képes egyetlen pillanat alatt elszabadítani.
Na most képzeld el, hogy hajszálpontosan ugyanez a fegyver lép működésbe a Mariana-árok fenekén. A fegyver célba juttatásának technikai kihívásait (és azt, hogy a nyomás ne roppantsa össze még robbanás előtt) most nagyvonalúan ugorjuk át: minket kizárólag maga a detonáció érdekel. A hatóerő változatlan marad, ám a környező közeg gyökeresen más lesz.
Míg a levegőben a tűzgömb viszonylag akadálytalanul tud tágulni, a víz alatt egy borzasztóan sűrű és nehéz tömeget kellene arrébb tolnia, amely minden irányból könyörtelenül ránehezedik. Ráadásul ne feledjük: közvetlenül a robbanás középpontja felett egy 11 kilométer magas vízoszlop tornyosul.
Az első másodpercek: egy izzó buborék születése a mélyben
Közvetlenül a detonáció után a töltet kolosszális mennyiségű energiát ad le. Az epicentrum körül elképesztően magas hőmérsékletű és nyomású terület jön létre. A környező víz a másodperc töredéke alatt gőzzé válik, a fegyver anyaga pedig plazmává alakul, ami brutális erővel kezd tágulni.
Egy óriási, izzó buborék keletkezik, amely szuperforró gőzt és nukleáris melléktermékeket zár magába, miközben sebesen tolja maga előtt az óceánt. A kezdeti másodperctöredékekben a belső nyomása annyira gigantikus, hogy még a 11 kilométeres vízoszlop irdatlan súlya sem képes azonnal megállítani a növekedését.
A nullpontból egy pusztító erejű lökéshullám is útnak indul. Belecsapódik a tengerfenékbe, a vízen keresztül szétterjedve pedig fokozatosan veszíteni kezd az erejéből. A robbanás közvetlen környezetében lévő ritka mélytengeri élővilágra természetesen azonnali pusztulás vár: a megszokott, békés és jéghideg sötétség egyetlen pislogásnyi idő alatt válik nukleáris pokollá.
Mivel a robbanótest közvetlenül a talajon fekszik, a detonáció azonnal szétzúzza az aljzat üledékét és a környező kőzeteket. A tengerfenék anyaga helyenként felhevül, megolvad vagy egyszerűen elpárolog. Később, a gyors lehűlést követően az epicentrum körül egy radioaktív, üvegszerű kráter maradhat hátra.
Mindez – még a kontinenseket letaroló szökőár nélkül is – meglehetősen dermesztő. Csakhogy ez a dráma egyelőre kizárólag a bomba közvetlen környezetében, a Mariana-árok mélyén játszódik le. Ahhoz, hogy ebből apokaliptikus katasztrófa legyen a Csendes-óceán partvidékén, ennek a felfoghatatlan energiának még óriási távolságot – és 11 kilométernyi vizet – kellene leküzdenie.
Amikor az óceán visszavág: miért nyomja össze a robbanást a víz?
Ahogy a buborék egyre nagyobbra duzzad, elképesztő mennyiségű energiát pazarol a felette és mellette lévő víztömeg elmozdítására. Minél nagyobbá válik, annál hatalmasabb vizet kell arrébb tolnia. A fizika szabályai szerint, amikor a buborék sugara a kétszeresére nő, a térfogata a nyolcszorosára ugrik, így minden egyes újabb tágulási szakasz exponenciálisan több energiát emészt fel.
Ezzel egyidejűleg a táguló buborék belső nyomása rohamosan zuhanni kezd. Elérkezik a pont, amikor a környező, 11 kilométeres vízoszlop hidrosztatikai nyomása fölénybe kerül, és kíméletlenül elkezdi visszapréselni a forró gázt. A gigantikus gömb, amely az imént még sebesen nőtt, hirtelen összeomlik.
Számítások szerint egy ekkora, 50 megatonnás robbanásnál a buborék maximális átmérője nagyjából egy kilométeres lehet a mélyben. Emberi léptékkel nézve ez egy hatalmas, apokaliptikus üreg – ám ne feledjük, hogy felette továbbra is 10 kilométernyi tömör vízoszlop feszül, a felszín pedig továbbra is nevetségesen messze van.
Az összeomlás hatására a gömb belső nyomása ismét megugrik, ami miatt egy kicsit újra kitágul. Egyfajta bizarr, mélytengeri lüktetés veszi kezdetét: a tágulást összehúzódás követi, majd a ciklus elölről kezdődik. Minden egyes ilyen "pulzálás" felemészti a nukleáris robbanásból megmaradt energia jelentős részét, és kisebb, másodlagos nyomáshullámokat bocsát a vízbe.
Ez a lüktető haláltánc azonban nem tart sokáig. Az óceán hideg vize betör a buborékba, az izzó anyag villámgyorsan lehűl, a gőz pedig lecsapódik. A gázgömb darabokra szakad, és az egybefüggő üreg helyén hamarosan már csak felkavart, meleg, radioaktív szennyeződésekkel teli víz marad.
Az 50 megatonna energiája persze nem tűnik el a semmibe – pusztán átalakul. Hővé, hullámokká és a víz mechanikai mozgásává válik, miközben a hatalmas térben teljesen szétoszlik. Csakhogy ezt az energiát már soha semmi sem fogja tudni egyetlen hatalmas, pusztító csapássá összegezni odafönt, a felszínen.
Hol marad akkor a felhőkarcoló méretű cúnami?
A felszínen a következmények nagyságrendekkel unalmasabbak lennének annál, mint amit egy hollywoodi forgatókönyv sugall. A vízen keresztül legfeljebb furcsa hullámok és turbulens mozgások érnének el a felszínig, a mélyben felmelegedett, radioaktív víz pedig áramlatok formájában elkezdene felemelkedni. Ám a Cár-bomba gigantikus gázbuborékja garantáltan nem fogja átszakítani a 11 kilométeres óceáni víztömeget.
Emiatt aztán a tengerből sem emelkedik majd ki egy olyan apokaliptikus vízfal, ami letarolja Japánt, majd megállíthatatlanul robog tovább Kalifornia felé. Egy ilyen mélyen végrehajtott pontszerű robbantás nem képes klasszikus, óceánt átszelő szökőárat (cunamit) gerjeszteni. Ehhez ugyanis teljesen más típusú fizikai folyamatra lenne szükség.
Amikor ugyanis egy tenger alatti földrengés cunamit okoz, ott a tengerfenék egy gigantikus, gyakran több száz kilométer hosszú szakasza mozdul el egyszerre. Ezzel a mozgással az egész felette lévő víztömeget megemeli. Így jönnek létre azok a rendkívül hosszú hullámok, amelyek szinte energiaveszteség nélkül képesek átszelni az óceánokat, és a sekélyebb partokhoz érve pusztító falakká magasodnak.
A mi atombombánk energiája ezzel szemben egyetlen, apró pontra koncentrálódik. Ahogy megbeszéltük, a leadott energia túlnyomó része elveszik a buborék lüktetésében, a víz felmelegítésében és a helyi turbulenciákban. Éppen ezért, bár a „legnagyobb atombomba” rettenetesen hangzik, a kiváltott vízmozgás térfogata elenyésző egy igazi tektonikus lemezmozduláshoz képest.
Hogy könnyebb legyen elképzelni: az atombomba felrobbantása a tengerfenéken nagyjából olyan, mintha egy kavicsot dobnál a Balatonba. Egy tenger alatti földrengés viszont olyan, mintha a tó aljának egy negyedét egyszerre, hirtelen megemelnéd egy méterrel. Utóbbi teljesen más nagyságrendű vízkiszorítást idéz elő.
Persze azért senki se menjen csónakázni a robbantás fölé. A felszínre törő másodlagos lökéshullámok, a megváltozó nyomás és a radioaktív buborékok bőven elég kárt tudnának tenni bármilyen arra járó hajóban. Helyi szinten vészhelyzetet okozna, csak épp a világvégét nem hozná el.
De mi van, ha a robbanás beindít egy globális földrengést?
Jogos a kérdés: a Mariana-árok geológiailag kifejezetten aktív övezetben húzódik. A kőzetlemezek itt állandó harcban állnak egymással, folyamatosak a földrengések, ráadásul aktív vulkánok is övezik a területet. Sokan gondolják úgy, hogy ha a vízbe nem is halunk bele, egy 50 megatonnás atombomba biztosan beindítana valamilyen bolygószintű tektonikus láncreakciót.
Ez azonban megint csak tévedés. A lemezhatárok évmilliók óta alakuló kőzetrétegek, hatalmas feszültségek és masszív tömegek elképzelhetetlenül nagy rendszerét alkotják. A tektonikus elmozdulásokhoz szükséges energia sokszor évszázadokig halmozódik fel a mélyben. Bármilyen ijesztő is az emberi pusztítóerő, egyetlen atombomba bolygónk léptékében pusztán egy jelentéktelen pukkanás – képtelen arra, hogy ezt a masszív geológiai rendszert láncreakciószerűen kimozdítsa a helyéből.
Az energia egy része persze behatolna a kőzetekbe, és komoly szeizmikus hullámokat indítana el. Ezeket a rengéseket a szeizmográfok világszerte érzékelnék. Azonban az, hogy a műszerek kilengenek, még korántsem jelenti azt, hogy bolygóméretű földrengés vagy világvége vette kezdetét.
A földalatti atomrobbantások természetesen képesek helyi szeizmikus mozgásokat (mesterséges földrengéseket) kiváltani. Ebből viszont fizikailag lehetetlen olyan dominóeffektust indítani, amely végigszáguldana a földi törésvonalakon, és kártyavárként döntögetné romba a kontinenseket. A mi atombombánk egyszerűen túl kicsi egy ilyen akcióhoz.
És nem, a vulkánok sem törnének ki egyszerre. Egy vulkánkitöréshez nagyon specifikus nyomásviszonyok és magma-felhalmozódás szükséges. Egy óceán fenekén felrobbantott atombomba semmilyen hatással nem lenne mondjuk a Vezúv vagy a Yellowstone szupervulkán amúgy is független magmakamráira.
Így természetesen a nukleáris tél is elmaradna. A tartós globális lehűléshez ugyanis elengedhetetlen, hogy a lángoló városokból és erdőkből felfoghatatlan mennyiségű pernye, por és korom jusson fel a sztratoszférába, eltakarva a Napot. Mivel az óceán mélyén nincs sok éghető anyag, a légkörünk kristálytiszta maradna.
Igazából pontosan ebben rejlik a kísérlet valódi, kissé talán illúzióromboló meglepetése. Az emberiség képes arra, hogy a bolygó egy-egy pontján elképzelhetetlen pusztítást vigyen végbe, ám még a valaha megépített leghalálosabb fegyverünk is szánalmasan eltörpül a Földanya, és főleg az óceánok gigantikus léptékével szemben.
A Cár-bomba az emberiség számára talán a végső, monumentális pusztító erőt jelképezi. A Mariana-árok mélyéről nézve azonban nem több egy vízbe dobott apró, pukkanó petárdánál.
