Πυρηνικός αντιδραστήρας

Πυρηνικός αντιδραστήρας ονομάζεται η διάταξη εκείνη εντός της οποίας παράγεται ενέργεια με ελεγχόμενη αντίδραση σχάσης. Ο Πυρηνικός αντιδραστήρας θα μπορούσε να χαρακτηρισθεί σαν μια μεγάλη δεξαμενή όπου το πυρηνικό καύσιμο υφίσταται πυρηνική σχάση απελευθερώνοντας έτσι θερμότητα. Τα άτομα του εν λόγω καυσίμου υπό ορισμένες συνθήκες διασπώνται αυθόρμητα εκπέμποντας νετρόνια, τα οποία στη συνέχεια προκαλούν τη διάσπαση άλλων ατόμων, με τελικό αποτέλεσμα μια γεωμετρικά αυξανόμενη αλυσιδωτή αντίδραση.

Στην "καρδιά του αντιδραστήρα" φέρονται επιβραδυντικό υλικό και ρυθμιστικές ράβδοι (ή "ράβδοι ελέγχου" ή "ράβδοι ρύθμισης") που συγκρατούν την αλυσιδωτή αντίδραση σε σταθερό ρυθμό ανάπτυξης έτσι ώστε να επιτυγχάνεται η ομαλή ροή της θερμότητας. Ένα "ψυκτικό μέσο" (που μπορεί να είναι αέριο ή υγρό όπως το νερό) κυκλοφορεί μέσα στον αντιδραστήρα και θερμαίνεται. Στη συνέχεια αυτό οδηγείται σε ένα "εναλλάκτη θερμότητας" όπου προκαλεί βρασμό σε νερό που υπάρχει εκεί. Ο παραγόμενος ατμός στη συνέχεια θέτει σε κίνηση στροβίλους που παράγουν ηλεκτρικό ρεύμα αλλά και κινητική ενέργεια (π.χ. πυρηνοκίνητα πλοία).
Ο Πυρηνικός αντιδραστήρας εκπέμπει έντονη ακτινοβολία που αξιοποιείται στη παραγωγή ραδιοϊσοτόπων. Η διαρροή της ακτινοβολίας αυτής εμποδίζεται από τα προστατευτικά στρώματα της "θωράκισης" του αντιδραστήρα. Όλοι όσοι εργάζονται σε τέτοιους χώρους υποχρεούνται να είναι εφοδιασμένοι με ειδικούς φορητούς ανιχνευτές ραδιενέργειας.

Λειτουργία



Συνοπτικά, σε έναν πυρηνικό αντιδραστήρα σχάσης η ενέργεια που απελευθερώνεται από τη σχάση του πυρηνικού καυσίμου, χρησιμοποιείται για την παραγωγή ατμού, με τον οποίο τίθεται σε λειτουργία ένας στρόβιλος που με τη σειρά του περιστρέφει μια γεννήτρια ηλεκτρισμού.

Στην πλειοψηφία τους, οι σύγχρονοι πυρηνικοί αντιδραστήρες χρησιμοποιούν ως καύσιμο εμπλουτισμένο ουράνιο ή μεικτό οξείδιο, ενώ κάποιοι χρησιμοποιούν φυσικό ουράνιο (U). Το εμπλουτισμένο ουράνιο, περιέχει το ισότοπο U235 σε μεγαλύτερο ποσοστό από ότι το φυσικό ουράνιο, ενώ το μεικτό οξείδιο εκτός από ουράνιο περιέχει και τα ισότοπα Pu239 και Pu240 του πλουτωνίου. Υπάρχουν και αντιδραστήρες σχάσης που χρησιμοποιούν ως καύσιμα είτε το πλουτώνιο είτε το ισότοπο U233 του ουρανίου.
Το καύσιμο βρίσκεται σε ειδικούς φορείς (containers), σε μορφή ράβδων καυσίμου (fuel pins). Αυτές οι ράβδοι τοποθετούνται με καθορισμένη διάταξη μέσα στον επιβραδυντή (moderator), ο οποίος είναι γραφίτης ή νερό και σκοπός του είναι να επιβραδύνει τα νετρόνια που παράγονται από τις σχάσεις. Οι ρυθμιστικές ράβδοι, που χρησιμεύουν στη διατήρηση ενός σταθερού ρυθμού σχάσης, εισέρχονται στον πυρήνα του επιβραδυντή και η θέση τους μεταβάλλεται έτσι ώστε να επιτευχθεί ο επιθυμητός ρυθμός σχάσης· όταν οι ράβδοι είναι βαθύτερα μέσα στον πυρήνα, επιβραδύνουν περισσότερα νετρόνια κι έτσι μειώνεται ο ρυθμός σχάσεων. Το αντίθετο συμβαίνει όταν οι ράβδοι αποσύρονται.
Ένα ψυκτικό υλικό κυκλοφορεί υπό πίεση μέσα στα λεγόμενα "κανάλια" του επιβραδυντή. Σκοπός της κυκλοφορίας του ψυκτικού είναι η απαγωγή της θερμικής ενέργειας και η μεταφορά της σε εναλλάκτη θερμότητας. Ο επιβραδυντής βρίσκεται στο εσωτερικό χαλύβδινου προστατευτικού περιβλήματος, κατασκευασμένο έτσι ώστε να αντέχει στις υψηλές πιέσεις και θερμοκρασίες στο εσωτερικό του αντιδραστήρα. Γύρω από το χαλύβδινο περίβλημα, υπάρχει θωράκιση από σκυρόδεμα που εμποδίζει τη ραδιενέργεια να φτάσει στους χειριστές του αντιδραστήρα και το περιβάλλον, τόσο σε συνθήκες κανονικής λειτουργίας όσο και σε περίπτωση ατυχήματος.

Βασικές διαδικασίες
Η διαδικασία που λαμβάνει χώρα στο εσωτερικό ενός πυρηνικού αντιδραστήρα κατά τη διάρκεια παραγωγής σταθερού ποσού ισχύος μπορεί να συνοψιστεί στα παρακάτω στάδια:

1.Η σχάση κάθε πυρήνα U235 παράγει θραύσματα σχάσης μεταξύ των οποίων και νετρόνια. Τα θραύσματα της σχάσης μεταφέρουν το μεγαλύτερο ποσοστό της κινητικής ενέργειας που απελευθερώνεται από τον πυρήνα του ουρανίου. Αυτήν την κινητική ενέργεια την αποδίδουν σε άλλα άτομα με τα οποία συγκρούονται και έτσι οι ράβδοι των καυσίμων θερμαίνονται.
2.Τα νετρόνια της σχάσης εξέρχονται των ράβδων καυσίμου με κινητική ενέργεια της τάξης των MeV. Εισέρχονται στον χώρο του επιβραδυντή και συγκρούονται με τα άτομά του, μεταφέροντας έτσι την κινητική τους ενέργεια σε αυτά. Έτσι τα άτομα του επιβραδυντή αποκτούν ενέργεια και τα νετρόνια επιβραδύνονται έως ότου η μέση κινητική ενέργειά τους είναι περίπου ίση με αυτήν των ατόμων του επιβραδυντή καθώς αυτά ταλαντώνονται στο κρυσταλλικό του πλέγμα. Αυτά τα νετρόνια λέγονται θερμικά νετρόνια επειδή δεν χάνουν (κατά μέσο όρο) άλλη ενέργεια, μοιράζοντάς την στα άτομα του επιβραδυντή.
3.Τα νετρόνια που έχουν επιβραδυνθεί πλέον εισέρχονται ξανά στις ράβδους του καυσίμου και προκαλούν νέες σχάσεις πυρήνων U235 και έτσι επαναλαμβάνεται η διαδικασία.

Ιστορία


Εικόνα 38 από το δίπλωμα ευρεσιτεχνίας των ΗΠΑ με αριθμό 2,708,656. Το δίπλωμα απονεμήθηκε στους Φέρμι και Σζιλάρντ για την κατασκευή του πρώτου πυρηνικού αντιδραστήρα

Παρά το γεγονός ότι οι επιστήμονες μόλις τις τελευταίες δεκαετίες κατάφεραν να κατασκευάσουν τεχνητούς πυρηνικούς αντιδραστήρες όπου γίνεται ελεγχόμενη σχάση, εντούτοις φυσικοί πυρηνικοί αντιδραστήρες προϋπήρξαν περίπου ενάμισι δισεκατομμύριο χρόνια πριν. Ανακαλύφθηκαν το 1972 από τον Γάλλο φυσικό Φράνσις Περέν στα ορυχεία ουρανίου του Όκλο, στην Γκαμπόν της Δυτικής Αφρικής. Σε περίπου δεκαπέντε τοποθεσίες, η αναλογία μεταξύ U235 και U238, αλλά και άλλων ραδιενεργών ισοτόπων σε σχέση με τις κανονικές τους συγκεντρώσεις στο φλοιό της γης, οδήγησε στο συμπέρασμα ότι κάποτε στα συγκεκριμένα σημεία έλαβαν χώρα πυρηνικές αντιδράσεις σχάσης πολύ παρόμοιες με αυτές που συμβαίνουν στο εσωτερικό ενός σύγχρονου αντιδραστήρα. Οι αντιδραστήρες αυτοί "λειτούργησαν" για περίπου 150 εκατομμύρια χρόνια, "παράγοντας" περίπου 100 kW ενέργειας σε αυτό το διάστημα.


Ο πρώτος πυρηνικός αντιδραστήρας κατασκευάστηκε στα πλαίσια του σχεδίου Μανχάτταν, το 1942, υπό την καθοδήγηση του Ενρίκο Φέρμι στο Πανεπιστήμιο του Σικάγο. Το καύσιμο που χρησιμοποιήθηκε ήταν φυσικό ουράνιο, το οποίο περιέχει σε ποσοστό μικρότερο του 1% το ισότοπο του ουρανίου U-235 και κατά 99% αποτελείται από U-238 το οποίο δε σχάζεται εύκολα.
Ο Φέρμι είχε παρατηρήσει ότι η σχάση αυξανόταν όταν κάποιο μέσο επιβράδυνε τα νετρόνια, και έτσι στον πρώτο πυρηνικό αντιδραστήρα που κατασκεύασε χρησιμοποιήθηκαν επιβραδυντές αποτελούμενοι από γραφίτη. Το ουράνιο που αποτελούσε το καύσιμο λαμβανόταν από οξείδιο του ουρανίου που τοποθετούνταν σε μεγάλες ποσότητες πάνω στους στύλους του γραφίτη. Ρυθμιστικές ράβδοι καδμίου που εισέρχονταν στον αντιδραστήρα χρησίμευαν στο να προλαμβάνεται η αλυσιδωτή αντίδραση όταν αυτή δεν ήταν επιθυμητή. Ο Φέρμι, πριν τη λειτουργία του αντιδραστήρα, έδωσε εντολή να αφαιρεθούν όλες οι ρυθμιστικές ράβδοι εκτός από μία η οποία ήταν ικανή να σταματήσει τη δημιουργία αλυσιδωτής αντίδρασης. Μετά αφαιρέθηκε και αυτή σταδιακά και σε κάθε στάδιο ελεγχόταν ο ρυθμός της σχάσης για να διαπιστωθεί αν ήταν ίδιος με αυτόν που είχε υπολογιστεί θεωρητικά. Όταν αφαιρέθηκε και το τελευταίο τμήμα της ρυθμιστικής ράβδου, η έκλυση της ενέργειας ανοδικά έφτασε σε ένα σταθερό επίπεδο και υπήρξε ο πρώτος τεχνητός έλεγχος πυρηνικής σχάσης.


Είδη πυρηνικών αντιδραστήρων
Οι Πυρηνικοί αντιδραστήρες παραγωγής ηλεκτρικού ρεύματος ονομάζονται Πυρηνικοί αντιδραστήρες ισχύος ή Πυρηνικοί σταθμοί ισχύος και διακρίνονται σε τέσσερις βασικούς τύπους στους οποίους όλοι χρησιμοποιούν νερό ως ψυκτικό μέσο και κατηγοριοποιούνται ανάλογα με το είδος του νερού που χρησιμοποιούν ως επιβραδυντή. Αυτοί οι τύποι είναι:


Α. Αντιδραστήρες ελαφρού ύδατος (LWR - Light-Water Reactors). Αυτοί διακρίνονται στους δύο επιμέρους τύπους:


1.Αντιδραστήρας πεπιεσμένου ύδατος (PWR - Pressurized-Water Reactors) και


2.Ζέοντος ύδατος (BWR - Boilling-Water Reactors).


Β. Αντιδραστήρες βαρέoς ύδατος (HWR - Heavy-Water Reactors) που με τη σειρά τους διακρίνονται σε:


1.Πιεσμένου ύδατος (HPWR - και Heavy Pressurized-Water Reactors)


2.Ζέοντος ύδατος (HBWR - Heavy Boilling-Water Reactors).


Οι τύποι Α1 και Α2 αποτελούν το 72% των εγκατεστημένων Πυρηνικών Σταθμών ισχύος. Επίσης τύπου Α1 (που είναι μικρότερου όγκου) είναι εκείνοι που φέρονται στα πυρηνοκίνητα πλοία.

Υπάρχουν επίσης οι αεριόψυκτοι πυρηνικοί αντιδραστήρες που χρησιμοποιούν ως επιβραδυντή γραφίτη και ως ψυκτικό μέσο διοξείδιο του άνθρακα. Δε χρησιμοποιούνται εκτεταμένα πλέον και γίνονται προσπάθειες ώστε να εγκαταλειφθεί η χρήση τους για λόγους ασφάλειας και ελαχιστοποίησης του κινδύνου επιβάρυνσης του περιβάλλοντος.
Ένας άλλος τύπος πυρηνικών αντιδραστήρων που έχουν κατασκευαστεί είναι οι αναπαραγωγικοί αντιδραστήρες (breeder reactors). Αυτοί δε χρησιμοποιούνται για παραγωγή ενέργειας, αλλά ο σκοπός της λειτουργίας τους είναι η παραγωγή σχάσιμων ισοτόπων για χρήση από τους πυρηνικούς αντιδραστήρες ισχύος. Σε αυτούς χρησιμοποιείται το Th232, για παραγωγή U233, και το U238, για παραγωγή Pu239 και αναπόφευκτα Pu240.

Τσουνάμι σάρωσε και την Ατλαντίδα;

Μια διεθνής ερευνητική ομάδα, με επικεφαλής τον αρχαιολόγο καθηγητή Ρίτσαρντ Φρόϊντ του πανεπιστημίου του Χάρτφορντ στο Κονέκτικατ των ΗΠΑ, υποστηρίζει ότι πιθανότατα εντόπισε την χαμένη πόλη της Ατλαντίδας σε μια βαλτώδη περιοχή στη νότια Ισπανία.

Οι ερευνητές -σε μια επίκαιρη αναφορά στα τραγικά γεγονότα μετά το σεισμό της Ιαπωνίας- πιστεύουν ότι ένα γιγάντιο τσουνάμι «κατάπιε» την μυθική μητρόπολη, για την οποία έγραψε ο φιλόσοφος Πλάτων πριν περίπου 2.400 χρόνια, αλλά πολλοί επιστήμονες σήμερα θεωρούν ότι δεν έχει σχέση με την ιστορική πραγματικότητα.
«Αυτή είναι η δύναμη των τσουνάμι. Είναι τόσο δύσκολο να καταλάβουμε ότι μπορεί να σαρώσουν την ενδοχώρα σε βάθος 100 χιλιομέτρων και γι’ αυτό ακριβώς μιλάμε (σ.σ. στην περίπτωση της Ατλαντίδας)», δήλωσε ο Φρόϊντ στο πρακτορείο Ρόιτερ.
Οι ερευνητές αρχαιολόγοι και γεωλόγοι (Αμερικανοί, Καναδοί και Ισπανοί) χρησιμοποίησαν μια δορυφορική φωτογραφία που εμφανίζει τα ίχνη μιας βυθισμένης πόλης βόρεια του ισπανικού λιμανιού του Κάδιθ (τα Γάδαρα των αρχαίων Ελλήνων). Η πόλη βρίσκεται λίγο έξω από τα στενά του Γιβραλτάρ, στην περιοχή του Ατλαντικού και κατ’ αρχήν χρονολογείται πριν από 4.000 χρόνια. Εκεί, σε αυτή την τεράστια βαλτώδη περιοχή του Πάρκου Ντόνα Άνα, ένα από τα πιο εκτεταμένα έλη της Ευρώπης, στο αχανές δέλτα του ποταμού Γουαδαλκιβίρ, οι ερευνητές πιστεύουν ότι βρήκαν την Ατλαντίδα, με τη βοήθεια υπόγειων ραντάρ, ψηφιακής χαρτογράφησης της περιοχής και της σύγχρονης υποθαλάσσιας τεχνολογίας.
Εξάλλου, οι ερευνητές πιστεύουν ότι την θεωρία τους ενισχύει η ανακάλυψη -από την ίδια επιστημονική ομάδα- στην κεντρική Ισπανία μιας παράξενης σειράς ιχνών άλλων πόλεων, που θεωρούν ότι παραπέμπει στην κατασκευή «αναμνηστικών πόλεων», οι οποίες χτίστηκαν κατά το πρότυπο της Ατλαντίδας, όταν οι εναπομείναντες κάτοικοί της αναγκάστηκαν να μετακομίσουν πιο βόρεια και πιο βαθιά στο εσωτερικό της χώρας. Η ανακάλυψη παρουσιάστηκε την Κυριακή σε ειδική εκπομπή με τίτλο «Βρίσκοντας την Ατλαντίδα» στο κανάλι του National Geographic.
Ο Φρόϊντ παραδέχτηκε ότι είναι δύσκολο να αποδειχτεί με βεβαιότητα πως πρόκειται για την Ατλαντίδα, δήλωσε όμως πεπεισμένος ότι πρόκειται περί αυτής. «Βρήκαμε κάτι που κανείς άλλος δεν είχε δει πριν, πράγμα που παρέχει ένα βαθμό αξιοπιστίας, ειδικά στην αρχαιολογία». Όπως είπε, τσουνάμι στη συγκεκριμένη περιοχή της Ισπανίας έχουν αναφερθεί εδώ και αιώνες, με μεγαλύτερο αυτό που έπληξε την Λισσαβώνα το 1755 και είχε ύψος δεκαόροφου κτιρίου.
Οι ερευνητές σχεδιάζουν περαιτέρω ανασκαφές στην περιοχή αυτή της νότιας Ισπανίας, καθώς και στις μυστηριώδεις «πόλεις» σε απόσταση περίπου 240 χιλιομέτρων, για να μελετήσουν τους γεωλογικούς σχηματισμούς και να χρονολογήσουν αντικείμενα που θα ανακαλυφθούν.
Άλλες περιοχές του κόσμου, κατά καιρούς, έχουν προταθεί ως πιθανές τοποθεσίες της Ατλαντίδας, μεταξύ αυτών η αρχαία Θήρα (Σαντορίνη).

Λευκός νάνος

Εικόνα του διπλού συστήματος του Σείριου, από το Διαστημικό Τηλεσκόπιο Χαμπλ. Ο Σείριος Α, στο κέντρο, είναι το λαμπρότερο αστέρι στον ουρανό της Γης. Ο Σείριος Β, κάτω αριστερά, είναι λευκός νάνος, ο πρώτος που ανακαλύφθηκε, το 1915. Το σύστημα έχει περίοδο περιστροφής περίπου 50 χρόνια.

Με τον όρο λευκός νάνος (white dwarf) χαρακτηρίζεται το υπόλειμμα του πυρήνα ενός αστέρα μικρής ή μεσαίας μάζας που απομένει μετά τον θάνατο του αστέρα αυτού. Οι λευκοί νάνοι είναι το ένα από τα τρία είδη «αστρικών πτωμάτων» (τα άλλα δύο είναι οι αστέρες νετρονίων και οι μαύρες τρύπες). Ο Ήλιος μας θα μετατραπεί (για την ακρίβεια τα εσωτερικά του στρώματα) σε ένα λευκό νάνο σε περίπου 5 δισεκατομμύρια χρόνια.

Σύμφωνα με την πρότυπη αστρική εξέλιξη, οι αστέρες μικρής σχετικώς μάζας δεν ασκούν αρκετή βαρυτική πίεση στην κεντρική τους περιοχή ώστε να συνεχίσουν πυρηνικές αντιδράσεις μετά την εκεί μετατροπή του υδρογόνου σε ήλιο ικανές να συγκρατήσουν τη δομή του. Αφού τότε ο αστέρας μετατραπεί σε ερυθρό γίγαντα, απωθεί τα αραιότατα εξωτερικά του στρώματα, που μετατρέπονται σε πλανητικό νεφέλωμα, αφήνοντας έναν αδρανή αστρικό πυρήνα που καταρρέει βαρυτικά σε ένα σώμα δεκάδες φορές μικρότερο. Συνήθως αυτό αποτελείται από πυρήνες κυρίως άνθρακα και οξυγόνου, οι οποίοι έχουν δημιουργηθεί κατά τη συμπίεση που οφείλεται στην τελική κατάρρευση. Βέβαια έχουν ανακαλυφθεί και τέτοια σώματα αποτελούμενα κυρίως από ήλιο (βλ.π.χ. Liebert,J.;et al.: "A Helium White Dwarf of Extremely Low Mass", The Astrophysical Journal, τόμος 606, σ.L147, έτος 2004) και σπάνια από οξυγόνο και νέο.
Σε αυτό το ουράνιο σώμα δεν συμβαίνουν πυρηνικές αντιδράσεις, ούτε άλλη διαδικασία που να παράγει ενέργεια. Συνεπώς βαθμιαία ακτινοβολεί τη θερμική του ενέργεια ως ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία και ψύχεται. Ωστόσο, είναι τόσο πυκνό και θερμό (η αρχική θερμοκρασία αγγίζει τις 100 χιλιάδες βαθμούς), ώστε η ψύξη του από τις τυπικές αστρικές θερμοκρασίες να χρειάζεται πολλές δεκάδες δισεκατομμύρια γήινα χρόνια, διάρκεια μεγαλύτερη από την ηλικία του Σύμπαντος. Για τον λόγο αυτό, όλα τα παραχθέντα μέχρι τώρα τέτοια αστρικά πτώματα ακτινοβολούν έντονα σε υψηλές σχετικώς θερμοκρασίες, συνεπώς εκπέμπουν άφθονο ορατό φως και έτσι παρατηρούνται ως μικροί λευκοί αστέρες. Από το γεγονός αυτό προέρχεται και η ονομασία τους: λευκοί νάνοι.
Οι συνήθεις διαστάσεις ενός λευκού νάνου είναι συγκρίσιμες με τις διαστάσεις της Γης, δηλαδή η διάμετρός του είναι περίπου εκατό φορές μικρότερη από τη διάμετρο του Ήλιου. Η συγκράτηση της ύλης από παραπέρα βαρυτική κατάρρευση οφείλεται σε μία καθαρώς Κβαντομηχανική ιδιότητά της, που ονομάζεται πίεση των εκφυλισμένων ηλεκτρονίων. Η μέγιστη μάζα ενός λευκού νάνου πέρα από την οποία η πίεση αυτή δεν μπορεί πλέον να αποτρέψει παραπέρα βαρυτική κατάρρευση, είναι 1,44 ηλιακή μάζα, και είναι πολύ γνωστή στην Αστροφυσική ως Όριο Chandrasekhar. Ουσιαστικά ο μόνος τρόπος να φθάσει κάποτε αυτό το όριο ένας λευκός νάνος είναι να ανήκει σε ένα διπλό αστρικό σύστημα και να δέχεται μάζα από τον άλλο αστέρα του συστήματος. Τότε μπορεί να εκραγεί σε μία έκρηξη υπερκαινοφανούς τύπου Ia.
Οι λευκοί νάνοι είναι αρκετά συνηθισμένοι, καθώς οι περισσότεροι αστέρες καταλήγουν να δώσουν ένα: το 6% περίπου όλων των αστέρων στην περιοχή μας του Γαλαξία είναι στην πραγματικότητα λευκοί νάνοι. Πρέπει να σημειωθεί ότι και αστέρες με μεγαλύτερη μάζα από 1,44 ηλιακή, μέχρι και 8 ηλιακές μάζες, δίνουν λευκούς νάνους, αφού το μεγαλύτερο μέρος της ύλης τους εκτινάσσεται μακριά κατά τον θάνατό τους. Ο πλησιέστερος στη Γη λευκός νάνος (και με το φωτεινότερο φαινόμενο μέγεθος, 8,44) είναι ο συνοδός του Σειρίου, γνωστός ως Σείριος Β, σε απόσταση από εμάς 8,56 έτη φωτός.

Ο μέσος λευκός νάνος έχει περίπου τη μισή μάζα του Ήλιου, πράγμα που σημαίνει ότι, αφού έχει τη διάμετρο της Γης, η μέση πυκνότητα της ύλης του ανέρχεται σε 106 γραμμάρια ανά κυβ.εκατοστό. Τόσο συμπυκνωμένη ύλη δεν υπάρχει πουθενά πάνω στη Γη, αλλά ούτε και σε άλλο μέρος του Ηλιακού Συστήματος. Πιο συμπυκνωμένη μορφή ύλης υπάρχει μόνο στους αστέρες νετρονίων, στους υποθετικούς αστέρες κουάρκ και βέβαια στο σημειακό κέντρο μιας μαύρης τρύπας. Είναι ενδιαφέρον ότι όσο μεγαλύτερη η μάζα, τόσο μικρότερη είναι η διάμετρος ενός λευκού νάνου, ώστε οι πυκνότητες διαφέρουν σημαντικά. Αυτό οφείλεται στις ασυνήθιστες ιδιότητες της εκφυλισμένης ύλης: η πίεση των εκφυλισμένων ηλεκτρονίων δεν εξαρτάται από τη θερμοκρασία, αλλά μόνο από την πυκνότητα, και συνεπώς η συμπεριφορά της ύλης διαφέρει αρκετά από εκείνη ενός ιδανικού αερίου. Η ύλη θεωρητικώς παραμένει, όπως και στον αστέρα, σε κατάσταση τέλειου πλάσματος, δηλαδή ένα πλήρως ιονισμένο αέριο, μέχρι που η ψύξη να προχωρήσει σημαντικά (βλ.παρακάτω). Για το λόγο αυτό, μία καλή φυσική περιγραφή δίνεται από το «πρότυπο» που στη Φυσική ονομάζεται αέριο Φέρμι.

Η χημική σύσταση ενός λευκού νάνου εξαρτάται από τη μάζα του. Αν ο αστέρας από τον οποίο προέρχεται ήταν αρκετά μαζικότερος του Ήλιου, τότε θα σχηματίσει κατά τον θάνατό του με πυρηνική σύντηξη μαγνήσιο, νέο και (λιγότερο) οξυγόνο από πυρήνες άνθρακα και ο λευκός νάνος θα περιέχει κυρίως αυτά τα στοιχεία ως προερχόμενος από τις κεντρικές περιοχές του αστέρα του. Από την άλλη, ένας αστέρας με τη μάζα του Ήλιου δεν θα μπορέσει να συντήξει άνθρακα και θα παραγάγει ένα λευκό νάνο αποτελούμενο κυρίως από πυρήνες άνθρακα και οξυγόνου, ενώ ένας αστέρας με λιγότερη από τη μισή περίπου μάζα του Ήλιου δεν θα συντήξει ποτέ στη ζωή του ήλιο και συνεπώς θα αφήσει πίσω του ένα λευκό νάνο που θα αποτελείται κυρίως από πυρήνες ηλίου.
Οι λευκοί νάνοι δεν πρέπει σε καμιά περίπτωση να συγχέονται με αστέρες όπως οι ερυθροί νάνοι, (που είναι συνηθισμένοι αστέρες μικρής μάζας και όχι αστρικά πτώματα), ούτε και με «υποαστρικά σώματα» όπως οι φαιοί νάνοι, που δεν είχαν ποτέ την απαιτούμενη μάζα ώστε να γίνουν αστέρες. Αμφότεροι οι ερυθροί και οι φαιοί νάνοι αποτελούνται από «συνηθισμένη» και όχι εκφυλισμένη ύλη, και το εσωτερικό τους περιγράφεται από απόψεως Φυσικής ως ιδανικό αέριο, το οποίο έχει πυκνότητες συγκρίσιμες με τις ηλιακές.

Η αρχική θερμότητα που κληρονόμησαν οι λευκοί νάνοι προέρχεται όχι μόνο από εκείνη που παρέμεινε από την παραγωγή ενέργειας με θερμοπυρηνικές αντιδράσεις στον προγεννήτορά τους αστέρα, αλλά κυρίως από τη βαρυτική δυναμική ενέργεια που μετατράπηκε σε θερμότητα κατά τη βαρυτική κατάρρευση των κεντρικών περιοχών του παλαιού αστέρα. Τη θερμότητα αυτή ξοδεύουν οι λευκοί νάνοι ακτινοβολώντας φως και λοιπή ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία στο διάστημα σύμφωνα με τους γνωστούς νόμους της ακτινοβολίας μέλανος σώματος, του Στεφάν, κλπ., χωρίς να μπορούν να την αναπληρώσουν στο παραμικρό αφού είναι αδρανή, νεκρά σώματα. Επειδή όμως η έκταση της ακτινοβολούσας επιφάνειάς τους είναι ελάχιστη σε σχέση με τη μάζα τους, παραμένουν υπέρθερμοι επί πολλά δισεκατομμύρια χρόνια. Υπάρχουν ενδείξεις ότι το εσωτερικό τους κρυσταλλώνεται αργά καθώς ψύχονται και τελικώς καταλήγει σε κάτι που μοιάζει με τον κρύσταλλο ενός διαμαντιού. Οι αστρονόμοι γνωρίζουν ένα τουλάχιστο «διαμαντένιο» λευκό νάνο, τον BPM 37093, με δομή που προκύπτει από τις αναπάλσεις του.

Μετά από δεκάδες δισεκατομμύρια χρόνια, ο κάθε λευκός νάνος θα κρυώσει τόσο ώστε να εκπέμπει πλέον ελάχιστη ακτινοβολία και καθόλου ορατό φως, οπότε θα έχει καταστεί ένας μαύρος νάνος. Κανένας μαύρος νάνος δεν πρέπει να υφίσταται στην πράξη στο Σύμπαν μας, επειδή το Σύμπαν είναι πολύ νεαρό για κάτι τέτοιο. Οι ψυχρότεροι λευκοί νάνοι που έχουν εντοπισθεί έχουν επιφανειακή θερμοκρασία γύρω στους 3900 K ή 3600 περίπου βαθμούς Κελσίου, και η ψύξη επιβραδύνεται με την πάροδο του χρόνου: Χρειάζεται ίσος χρόνος για την ψύξη από τους 20.000 K στους 5000 K με τον χρόνο για την ψύξη από τους 5000 K στους 4000 K. Συνολικά, ένας λευκός νάνος με μάζα τη μισή μάζα του Ήλιου και αρχική θερμοκρασία 20.000 K χρειάζεται περί τα 25 δισεκατομμύρια χρόνια για να ψυχθεί μέχρι τη θερμοκρασία θερμοδυναμικής ισορροπίας με το περιβάλλον του (λίγοι βαθμοί πάνω από το απόλυτο μηδέν), δηλαδή το διπλάσιο της ηλικίας του Σύμπαντος.

Πολλοί κοντινοί μας λευκοί νάνοι έχουν ανιχνευθεί και ως πηγές μαλακών ακτίνων Χ και υπεριώδους. Οι παρατηρήσεις στις ακτίνες Χ και στο άπω υπεριώδες βοηθούν τους αστρονόμους να μελετήσουν τη χημική σύσταση και τη δομή των λεπτών ατμοσφαιρών αυτών των λευκών νάνων. Υπάρχουν ενδείξεις ότι υπολείμματα πλανητών και κομήτες από το σύστημα του παλαιού αστέρα αλληλεπιδρούν και πέφτουν στον λευκό νάνο προκαλώντας εκπομπές ακτίνων Χ.

Οι λευκοί νάνοι εμφανίζουν ιδιαίτερο και πολύ μεγάλο ενδιαφέρον για την Αστροφυσική και την Αστρονομία όταν είναι μέλη διπλών συστημάτων, των οποίων ο άλλος αστέρας δεν βρίσκεται σε «απόσταση ασφαλείας». Τότε δημιουργούνται κάποια από τα πλέον εντυπωσιακά αστρονομικά φαινόμενα: οι κατακλυσμικοί μεταβλητοί, οι καινοφανείς αστέρες και οι υπερκαινοφανείς αστέρες τύπου Ia. Οι τελευταίοι αντιπροσωπεύουν πιθανότατα και τις ισχυρότερες εκρήξεις στο σύγχρονο Σύμπαν, με την έρευνα να μη έχει αποφανθεί ακόμα οριστικά για τα υπερνόβα (hypernova) και με τις εκρήξεις ακτίνων γ να ανιχνεύονται μόνο σε κοσμολογικές αποστάσεις και άρα στο απώτατο παρελθόν του Σύμπαντος.

Οι λευκοί νάνοι σε διπλά συστήματα μπορούν να αποσπάσουν με το βαρυτικό τους πεδίο υλικό από τον συνοδό τους αστέρα, πράγμα που γίνεται συνεχώς στους λεγόμενους κατακλυσμικούς μεταβλητούς αστέρες. Αν η μάζα τους υπερέβαινε με τον τρόπο αυτό το όριο Chandrasekhar, που σημαίνει αύξηση κατά 140% από τη μέση αρχική μάζα (0,6 ηλιακή) ενός λευκού νάνου, η πίεση των εκφυλισμένων ηλεκτρονίων δεν θα στήριζε πλέον το βάρος του νάνου, ο οποίος θα κατέρρεε βαρυτικά. Αυτή ήταν και η λογική πρώτη εξήγηση για την έκρηξη υπερκαινοφανούς τύπου Ia. Από το 1965 περίπου όμως επικρατεί η θεωρητική άποψη ότι η αυξανόμενη πυκνότητα στο εσωτερικό του λευκού νάνου πυροδοτεί τη σύντηξη των πυρήνων άνθρακα σε μία μάζα λίγο κάτω από το όριο Chandrasekhar, πράγμα που οδηγεί σε μία ραγδαία αλυσίδα πυρηνικών αντιδράσεων στο μέχρι τότε αδρανές σώμα, στις οποίες συντήκεται και μέρος του οξυγόνου. Οι αντιδράσεις αυτές δεν ανακόπτονται από κάποια διαστολή που θα επέφεραν οι ίδιες, ακριβώς εξαιτίας της κβαντικής και όχι θερμικής προελεύσεως της πιέσεως, πράγμα που δίνει αύξηση της θερμοκρασίας χωρίς αντίστοιχη αύξηση της πιέσεως, οπότε ο λευκός νάνος δεν διαστέλλεται. Αλλά η αύξηση της θερμοκρασίας αυξάνει δραματικά τον ρυθμό των συντηκτικών πυρηνικών αντιδράσεων, σε ένα αυτοενισχυόμενο φαινόμενο που οδηγεί σε μία ισχυρότατη έκρηξη που διαλύει τελείως τον λευκό νάνο. Επειδή όλοι οι λευκοί νάνοι που υφίστανται αυτή την κοσμογονική έκρηξη έχουν περίπου την ίδια μάζα, έπεται ότι οι εκρήξεις υπερκαινοφανών τύπου Ιa έχουν όλες την ίδια λαμπρότητα (απόλυτο μέγεθος), πράγμα που τις καθιστά κυριολεκτικά πολύτιμες για τον προσδιορισμό μεγάλων αποστάσεων στην Αστρονομία, αφού εξαιτίας του μεγέθους τους είναι ορατές ακόμα και από τα βάθη του Σύμπαντος. (Την ιδιότητα αυτή δεν την έχουν οι άλλοι τύποι υπερκαινοφανών, που δεν έχουν καμιά σχέση με λευκούς νάνους.)
Πολύ πριν η προσαύξηση μάζας οδηγήσει τον λευκό νάνο στο χείλος της καταστροφής, το πλούσιο σε υδρογόνο αέριο από τον συνοδό αστέρα μπορεί να προκαλέσει μία επιφανειακή θερμοπυρηνική έκρηξη, εντελώς ανάλογη με μια έκρηξη βόμβας υδρογόνου. Επειδή το εσωτερικό του λευκού νάνου μένει αμέτοχο και άθικτο στην περίπτωση αυτή, αυτές οι εκρήξεις μπορούν και επαναλαμβάνονται στη ζωή ενός κατακλυσμικού μεταβλητού, όσο συνεχίζεται η προσαύξηση μάζας από τον λευκό νάνο. Αυτά τα «επεισόδια» έγιναν γνωστά στον άνθρωπο ως καινοφανείς αστέρες ή «νόβες».

Πρώτος ο Friedrich Bessel χρησιμοποιώντας ακριβείς αστρομετρικές μετρήσεις ανακάλυψε ότι ο Σείριος μετέβαλλε τη θέση του πέρα από την μετατόπιση εξαιτίας της παραλλάξεως. Το 1844 προέβλεψε ότι ο αστέρας είχε αόρατο συνοδό αστέρα, ο οποίος ανακαλύφθηκε και οπτικά το 1862 από τον Άλβαν Κλαρκ: ο «Σείριος Β» ήταν ο πρώτος λευκός νάνος που ανακαλυπτόταν.

Σύντομα, η παράδοξη φύση του έγινε αντιληπτή: φασματοσκοπικώς είχε επιφανειακή θερμοκρασία 25.000 K, που σήμαινε ότι εξέπεμπε τεράστια ποσότητα ενέργειας ανά μονάδα της επιφάνειάς του, ωστόσο ήταν και κάπου 10.000 φορές αμυδρότερος από τον κυρίως Σείριο, τον «Σείριο A». Ο Σείριος B Θα έπρεπε να είχε τη διάμετρο της Γης. Η ανάλυση της τροχιάς του Σειρίου υπεδείκνυε ότι η μάζα του B ήταν σχεδόν ίση με την ηλιακή, και άρα η ύλη του υπήρχε στην πιο πυκνή μορφή που ήταν γνωστή τότε στην Επιστήμη.
Και άλλοι λευκοί νάνοι ανακαλύφθηκαν, με δεύτερο τον συνοδό του Πρόκυνα το 1896 και τρίτο τον Αστέρα του Van Maanen το 1917. Σταδιακά, οι αστρονόμοι συνειδητοποίησαν ότι οι λευκοί νάνοι ήταν πολύ συνηθισμένοι στον Γαλαξία. Μετά την ανάπτυξη της Κβαντομηχανικής, μία εξήγηση για τη συγκεκριμένη τάξη μεγέθους στην πυκνότητα προτάθηκε το 1926 (άρθρο του R.H. Fowler στο Monthly Notices of the Royal Astron. Society, τ. 87, σ.114-122), μόλις λίγους μήνες μετά τη διατύπωση της στατιστικής Fermi-Dirac.
Το 1930 ο Chandrasekhar ανακάλυψε ότι κανένας λευκός νάνος δεν θα μπορούσε να υπερβαίνει τη 1,4 ηλιακή μάζα. Οι Chandrasekhar και Fowler μοιράσθηκαν τελικώς το Βραβείο Νόμπελ Φυσικής το 1983.
Το Διαστημικό τηλεσκόπιο Spitzer της NASA ανακάλυψε πιθανότατα κοσμική σκόνη από κομήτες διάχυτη γύρω από τον λευκό νάνο G29-38, που δημιουργήθηκε πριν από περίπου 500 εκατομμύρια έτη. Το εύρημα υποδεικνύει ότι ο νεκρός αστέρας, που μάλλον είχε ενσωματώσει τυχόν κοντινούς πλανήτες του κατά την εξελικτική φάση του ερυθρού γίγαντα, διαθέτει ακόμα σε περιφορά γύρω του ένα δακτύλιο επιζησάντων κομητών και ίσως εξωτερικούς πλανήτες. Αυτή ήταν και η πρώτη παρατηρησιακή ένδειξη ότι οι κομήτες μπορούν να επιβιώσουν των αστέρων τους.

Ο τρίτος σε απόσταση από εμάς λευκός νάνος είναι ίσως ο συνοδός του αστέρα ο2 Ηριδανού, που απέχει 16,5 έτη φωτός από τη Γη, έχει φαινόμενο μέγεθος 10 και απόλυτο 11,5. Ο κύριος αστέρας είναι πορτοκαλί νάνος (φασματικός τύπος K1 V).

Λευκός νάνος δορυφορεί και τον επίσης ορατό με γυμνό μάτι αστέρα HR 2875 στον αστερισμό Πρύμνα. Εδώ ο αστέρας της Κύριας Ακολουθίας είναι κυανός με μάζα εξαπλάσια της ηλιακής.

Υπερκαινοφανείς αστέρες

Ο όρος υπερκαινοφανείς αστέρες ή σουπερνόβα (supernova) αναφέρεται σε διάφορους τύπους εκρήξεων που συμβαίνουν στο τέλος της ζωής των αστέρων κατά τις οποίες παράγουν εξαιρετικά φωτεινά αντικείμενα, αποτελούμενα από πλάσμα, (ιονισμένη ύλη) και των οποίων η αρχική φωτεινότητά τους στη συνέχεια αδυνατίζει μέχρι του σημείου της αφάνειας μέσα σε λίγους μήνες.

Υπάρχουν δύο διαφορετικοί δρόμοι για αυτή την κατάληξη: είτε όταν ένας αστέρας μεγάλης μάζας παύει να παράγει ενέργεια στον πυρήνα του, οπότε και καταρρέει κάτω από τη δύναμη της ίδιας του της βαρύτητας (περίπτωση υπερκαινοφανούς Τύπου Ib και Τύπου II), είτε όταν ένας λευκός νάνος, ήδη συρρικνωμένος και παγομένος αστέρας, που απορροφά το υλικό (τη μάζα) από ένα συνοδό αστέρα όταν φτάσει στο κρίσιμο όριο απορόφησης μάζας, το λεγόμενο Όριο Τσαντρασεκάρ (Chandrasekhar), οπότε και θα υποστεί ομοίως θερμοπυρηνική έκρηξη καταρρέοντας κάτω από τη δύναμη της βαρύτητας (περίπτωση υπερκαινοφανούς Τύπου Ia). Και στις δύο αυτές περιπτώσεις η θερμοπυρηνική έκρηξη εκτινάσσει μεγάλο μέρος του αστρικού υλικού με μεγάλη δύναμη και ταχύτητα που υπερβαίνει τα 3.000 χλμ/δευτερόλεπτο (ή τα 10,8 εκατομμύρια χιλιόμετρα την ώρα), προς όλες τις κατευθύνσεις. Θεωρείται μάλιστα ότι η λάμψη τέτοιων εκρήξεων είναι κατά πολύ μεγαλύτερη από αυτή ολόκληρου του γαλαξία.


Οι υπερκαινοφανείς Τύπου Ia πιστεύεται ότι έχουν παντού την ίδια μέγιστη απόλυτη λαμπρότητα (απόλυτο μέγεθος), και έτσι χρησιμεύουν ως δείκτες-υπολογιστές τεράστιων (κοσμολογικών) αποστάσεων στο Σύμπαν.


Αντίθετα, οι υπερκαινοφανείς Τύπου Ib και II έχουν ποικίλες απόλυτες λαμπρότητες, ανάλογα με τη μάζα του αστέρα που τους παράγει, του λεγόμενου προγεννήτορα (αστέρα).
Η έκρηξη υπερκαινοφανούς δημιουργεί ένα κύμα στον γύρω χώρο, αφήνοντας ένα είδος νεφελώματος που είναι γνωστό ως υπόλειμμα υπερκαινοφανούς. Οι εκρήξεις σουπερνόβα είναι η κύρια πηγή όλων των βαρύτερων του οξυγόνου στοιχείων, και η μοναδική πηγή πολλών σημαντικών στοιχείων. Για παράδειγμα, όλο το ασβέστιο στα οστά μας και όλος ο σίδηρος του οργανισμού μας έχουν παραχθεί σε κάποια έκρηξη υπερκαινοφανούς, εδώ και εκατομμύρια χρόνια. Η έκρηξη μεταφέρει αυτά τα βαρέα στοιχεία στο μεσοαστρικό χώρο, εμπλουτίζοντας τα μοριακά νέφη (αστρική σκόνη ή αστρόσκονη) που αποτελούν την πρώτη ύλη για τον σχηματισμό των αστέρων και των πλανητών. Αυτή η διαδικασία εμπλουτισμού είναι που καθόρισε τη σύνθεση του Ηλιακού Συστήματος πριν από 4,5 δισεκατομμύρια χρόνια, και τελικά έκανε εφικτή τη χημεία της ζωής στη Γη. Κάθε άτομο του σώματός μας, κάθε μόριο του αέρα που αναπνέουμε δημιουργήθηκαν σ' ένα άστρο κι έφτασαν ως εδώ με μια έκρηξη υπερκαινοφανούς. Κατά μια έννοια, είμαστε κυριολεκτικά «παιδιά των αστεριών».
Η έκρηξη υπερκαινοφανούς δημιουργεί ασύλληπτα μεγάλες θερμοκρασίες, και κάτω από τις σωστές συνθήκες, οι αντιδράσεις σύντηξης που λαμβάνουν χώρα μπορούν να δημιουργήσουν ορισμένα από τα βαρύτερα στοιχεία, όπως το καλιφόρνιο.
Οι επιπτώσεις μιας πολύ κοντινής έκρηξης σουπερνόβα θα ήταν καταστροφικές για τη ζωή πάνω στη Γη. Το ωστικό κύμα από μια τέτοια έκρηξη μπορεί να καταστρέψει το προστατευτικό στρώμα του όζοντος. Χωρίς το όζον η ζωή στη στεριά και στα ρηχά νερά θα είναι εκτεθειμένη στις υπεριώδεις ακτινοβολίες, οι οποίες καταστρέφουν το DNA των ζωντανών οργανισμών. Για να γίνει όμως αυτό θα πρέπει τα αστέρια αυτά να βρίσκονται σε απόσταση ίση ή μικρότερη από 500 έτη φωτός. Μέχρι στιγμής στην ανθρώπινη ιστορία καμία έκρηξη σουπερνόβα δεν ήταν τόσο κοντά. Η πιο κοντινή έκρηξη που παρατηρήθηκε στην Ιστορία της ανθρωπότητας σημειώθηκε το 1054 στον αστερισμό Ταύρο και ξέσπασε από απόσταση 6.300 ετών φωτός. Στην Προϊστορία, η έκρηξη που δημιούργησε τον αστέρα νετρονίων Geminga στον αστερισμό Δίδυμοι πρέπει να έγινε σε απόσταση περίπου 510 ετών φωτός από τη Γη. Υπολογίζεται πως στα επόμενα 1.000 χρόνια κάποια από τα αστέρια που απέχουν μόλις μερικές εκατοντάδες έτη φωτός, όπως ο Betelgeuse που απέχει από εμάς 427 έτη φωτός, θα εκραγούν πιθανότατα ως υπερκαινοφανείς.
Nova στα λατινικά σημαίνει «νέα» και αναφέρεται σε αυτό που μοιάζει να είναι ένα πολύ φωτεινό νέο αστέρι (το ουσιαστικό stella στη Λατινική, που σημαίνει αστέρας, είναι θηλυκό) στην ουράνια σφαίρα. Οι αστρονόμοι του Μεσαίωνα, μη γνωρίζοντας ότι παρατηρούσαν μια έκρηξη, θεωρούσαν ότι επρόκειτο για την εμφάνιση ενός νέου αστεριού, εξ ου και το όνομα, που πρωτοχρησιμοποιήθηκε απ' τον Τύχο Μπράχε. Το πρόθεμα «υπερ-» ("Super") ξεχωρίζει αυτό το γεγονός από τους απλούς καινοφανείς αστέρες ή νόβες (novae), που είναι αστρικές εκρήξεις οι οποίες επίσης σχετίζονται με την αύξηση της φωτεινότητας ενός είδους διπλού αστέρα, αλλά σε μικρότερη κλίμακα και μέσω ενός διαφορετικού μηχανισμού. Παρ' όλα αυτά είναι λάθος να θεωρούμε τη σουπερνόβα ένα νέο αστέρι, επειδή στην πραγματικότητα είναι ο θάνατος ενός αστεριού (η τουλάχιστον η ριζική μετατροπή του σε κάτι τελείως διαφορετικό, ένα αστρικό πτώμα με το πιο φαντασμαγορικό στο σύμπαν κύκνειο άσμα.
Οι φαντασμαγορικές φωτογραφίες που δημοσιεύονται κατά καιρούς σε διάφορα σχετικά άρθρα, ομιλίες και παρουσιάσεις των παραπάνω αστέρων, όπως και αυτή του άρθρου, δεν προέρχονται από μία φωτογραφική μηχανή αλλά αποτελούν σύνθετες φωτογραφίες δύο, τριών ή και περισσοτέρων διαστημομηχανών ή διαστημικών τηλεσκοπίων που το καθένα "κωδικοποιεί" μέρος του φάσματος με συγκεκριμένο χρώμα π.χ. (ενδεικτικά), ο "Χαμπλ" κωδικοποιεί στο πράσινο, ο "Σπίτσερ" στο κόκκινο, ο "Σάντρα" σε γαλάζιο. Αυτών ακολουθεί η σύνθεση των επιμέρους φωτογραφιών το αποτέλεσμα της οποίας είναι αυτό που βλέπουμε.

Σκοτεινή ύλη

Στην επιστήμη της κοσμολογίας, η σκοτεινή ύλη αναφέρεται σε υποθετικά σωματίδια ύλης, άγνωστης σύνθεσης, τα οποία δεν εκλύουν ούτε αντανακλούν αρκετή ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία ώστε να μπορούν να γίνουν άμεσα ανιχνεύσιμα. Η ύπαρξή τους μπορεί να διαπιστωθεί από τα βαρυτικά αποτελέσματα σε ορατή ύλη, όπως τα αστέρια και οι γαλαξίες. Η υπόθεση της σκοτεινής ύλης έχει σαν στόχο να εξηγήσει διάφορες αστρονομικές παρατηρήσεις που δεν συμφωνούν με τη θεωρία μας για τη βαρύτητα, όπως ανωμαλίες στην ταχύτητα περιστροφής των αστεριών στις παρυφές των γαλαξιών. Η ταχύτητα αυτή είναι μεγαλύτερη από το αναμενόμενο, πράγμα που εξηγείται είτε με την παραδοχή ότι η θεωρία μας για τη βαρύτητα είναι λάθος (γεγονός όμως για το οποίο υπάρχουν πολλά αντίθετα επιχειρήματα) είτε με τη θεώρηση της ύπαρξης μιας μεγάλης ποσότητας μάζας που, προς το παρόν τουλάχιστον, δεν μπορούμε να δούμε. Η ύπαρξη της σκοτεινής ύλης θα έλυνε ένα πλήθος προβλημάτων συνέπειας στη θεωρία της Μεγάλης Έκρηξης.

Αν η σκοτεινή ύλη υπάρχει, υπερβαίνει σημαντικά σε μάζα το ορατό μέρος του σύμπαντος. Μόνο το 4% της συνολικής μάζας του σύμπαντος μπορεί να γίνει άμεσα ορατό. Περίπου το 22% υπολογίζεται ότι αποτελείται από σκοτεινή ύλη. Το υπόλοιπο 74% αποτελείται από σκοτεινή ενέργεια, ένα ακόμα πιο περίεργο στοιχείο, διάσπαρτο στο διάστημα, το οποίο πιθανότατα δεν μπορεί να λογιστεί σαν συνήθη σωματίδια. Ο καθορισμός της φύσης αυτής της χαμένης μάζας είναι ένα από τα πιο σημαντικά προβλήματα της σύγχρονης κοσμολογίας και της φυσικής των σωματιδίων.
Η ιστορία ξεκίνησε το 1933, όταν ο αστρονόμος Fritz Zwicky μελετούσε την κίνηση μακρινών σμηνών γαλαξιών μεγάλης μάζας, συγκεκριμένα το Σμήνος της Κόμης κι αυτό της Παρθένου. Ο Zwicky υπολόγισε τη μάζα του κάθε γαλαξία του σμήνους βασισμένος στη λαμπρότητα του, κι άθροισε όλες τις γαλαξιακές μάζες για να υπολογίσει τη συνολική μάζα του σμήνους. Στη συνέχεια βρήκε ένα δεύτερο υπολογισμό ανεξάρτητο της συνολικής μάζας, που βασίστηκε στη μέτρηση των ατομικών ταχυτήτων των γαλαξιών του σμήνους. Προς μεγάλη του έκπληξη, αυτός ο δεύτερος υπολογισμός δυναμικής μάζας ήταν 400 φορές πιο μεγάλος από τον υπολογισμό που βασιζόταν στο φως των γαλαξιών.

Αν και τα πειραματικά δεδομένα ήταν ήδη σημαντικά την εποχή του Zwicky, μόνο από τη δεκαετία του '70 οι επιστήμονες άρχισαν να μελετούν συστηματικά αυτή τη διαφορά. Εκείνη την περίοδο η ύπαρξη της σκοτεινής ύλης άρχισε να λαμβάνεται στα σοβαρά υπ' όψιν. Η ύπαρξη τέτοιας ύλης δεν θα είχε μόνο επιλύσει την έλλειψη μάζας στα σμήνη γαλαξιών, αλλά θα είχε επίσης αποτελέσματα πολύ μεγαλύτερης εμβέλειας σχετικά με την εξέλιξη και τη μοίρα του ίδιου του Σύμπαντος.
Ένα επιπρόσθετο παρατηρησιακό δεδομένο της λογικής συνοχής της σκοτεινής ύλης προκύπτει από τις καμπύλες περιστροφής των σπειροειδών γαλαξιών. Οι σπειροειδείς γαλαξίες περιλαμβάνουν έναν τεράστιο πληθυσμό αστέρων που διαγράφουν τροχιές σχεδόν κυκλικές γύρω από το γαλαξιακό κέντρο. Όπως ισχύει για τις τροχιές των πλανητών, αναμένεται ότι οι αστέρες με μεγαλύτερες γαλαξιακές τροχιές έχουν μικρότερες τροχιακές ταχύτητες (πρόκειται για απλό συμπέρασμα του τρίτου νόμου του Κέπλερ). Στην πραγματικότητα, ο τρίτος νόμος του Κέπλερ εφαρμόζεται μονάχα σ' αστέρες που βρίσκονται κοντά στην περιφέρεια ενός σπειροειδούς γαλαξία, εφόσον προϋποθέτει σταθερότητα της μάζας που περιλαμβάνει η τροχιά.
Οι αστρονόμοι έχουν ωστόσο διεξάγει παρατηρήσεις των τροχιακών ταχυτήτων των αστέρων στην περιφέρεια μεγάλου αριθμού σπειροειδών γαλαξιών, και σε καμία περίπτωση δεν ακολουθήθηκε ο τρίτος νόμος του Κέπλερ. Αντί να μειώνονται σε μεγάλες ακτίνες, οι τροχιακές ταχύτητες παραμένουν απόλυτα σταθερές, γεγονός που υποδηλώνει ότι η μάζα που περιλαμβάνει η τροχιά μεγάλης ακτίνας αυξάνεται, κι αυτό ισχύει για αστέρες που βρίσκονται φαινομενικά κοντά στα όρια του γαλαξία. Αν και βρίσκονται κοντά στα άκρα του φωτεινού τμήματος του γαλαξία, το τμήμα αυτό έχει περίγραμμα μάζας που φαινομενικά συνεχίζει πολύ πέρα από τις περιοχές στις οποίες κυριαρχούν αστέρες.
Ορίστε ένας άλλος τρόπος αντιμετώπισης του προβλήματος: ας λάβουμε υπ' όψιν τους αστέρες που βρίσκονται κοντά στην περιφέρεια ενός σπειροειδούς γαλαξία, με τροχιακές ταχύτητες της τάξης των 200 χιλιομέτρων το δευτερόλεπτο κατά γενική ομολογία. Αν ο γαλαξίας αποτελούταν μόνο από ύλη που μπορούμε να δούμε, οι αστέρες αυτοί θα τον εγκατέλειπαν σε σύντομο χρονικό διάστημα, δεδομένου ότι οι τροχιακές ταχύτητες τους είναι τέσσερεις φορές πιο μεγάλες από την ταχύτητα διαφυγής από το γαλαξία. Δεδομένου ότι δεν παρατηρούνται γαλαξίες που έχουν διασκορπιστεί με τέτοιο τρόπο, στο εσωτερικό τους πρέπει να υπάρχει μάζα την οποία δεν λαμβάνουμε υπ' όψιν όταν αθροίζουμε όλα τα τμήματα που μπορούμε να δούμε.

Η προς τα αριστερά πόλωση της βαρύτητας μπορεί να είναι καταγραμμένη στην ακτινοβολία υποβάθρου

Είναι η βαρύτητα πολωμένη προς τα αριστερά; Μια απάντηση πάνω στο θέμα αυτό θα μπορούσε να αποτελέσει μια ένδειξη για την πολυπόθητη θεωρία της κβαντικής βαρύτητας – ενώ θα μπορούσε να βρίσκεται στα χέρια μας μέχρι το 2013 με την βοήθεια του διαστημικού παρατηρητηρίου Planck.



Η γενική σχετικότητα περιγράφει τις δράσεις της βαρύτητας στις μεγάλες κλίμακες. Ωστόσο, για τις μικρές κλίμακες είναι αναγκαία μια θεωρία της κβαντικής βαρύτητας, η οποία θα ενσωματώνει και την κβαντική μηχανική,. Αλλά αρχικά οι φυσικοί πρέπει να κατανοήσουν τι είναι το βαρυτόνια, το υποθετικά κβαντικό σωματίδια που μεσολαβεί για να διαδοθεί η βαρυτική δύναμη.



Αυτά τα σωματίδια πιθανώς έρχονται σε δύο ποικιλίες, αριστερόχειρη (left-handed) και δεξιόχειρη (right-handed): στην πρώτη περίπτωση, το σπιν του σωματιδίου, θα πρέπει να είναι ευθυγραμμισμένο με την κατεύθυνση της κίνησης του. Στην δεύτερη, το σπιν του θα ήταν αντίθετο (πάνω εικόνα).

Η ίδια η γενική σχετικότητα δεν κάνει διάκριση μεταξύ των δύο, οπότε μπορούμε να φανταστούμε τη βαρύτητα να διαδίδεται και με τις δύο ποικιλίες. Αλλά ο κβαντικός κόσμος μπορεί να έχει μία προτίμηση ανάμεσα στις δύο ποικιλίες. Όταν πρόκειται για τα σωματίδια φάντασμα, που είναι γνωστά ως νετρίνα, για παράδειγμα, η ασθενής δύναμη αλληλεπιδρά μόνο με την αριστερόχειρα ποικιλία.
Για να διαπιστώσουμε αν τα βαρυτόνια εμπίπτουν στο «αμφιδέξιο" στρατόπεδο της γενικής σχετικότητας ή παρουσιάζουν μια κβαντική ασυμμετρία σαν ένα νετρίνο, οι João Magueijo και Dionigi Benincasa του Imperial College του Λονδίνου υποδεικνύουν να ψάξουμε στο Κοσμικό Υπόβαθρο των Μικροκυμάτων (CMB), την ακτινοβολία λείψανο από τη Μεγάλη Έκρηξη. Κατά τη διάρκεια του πληθωρισμού, η διαστολή του τότε μικροσκοπικού Κόσμου (που έγινε με ταχύτητα μεγαλύτερη από το φως), τα ισχυρά κύματα της βαρύτητας μπορούν να είχαν διαδοθεί μέσα στον χωρο-χρόνο, πολώνοντας τα φωτόνια της CMB με ένα ενδεικτικό τρόπο-σχέδιο.
Οι δύο φυσικοί υπολογίζουν ότι αν η βαρύτητα εξαρτάται από το αν είναι αριστερόχειρα ή δεξιόχειρα τα βαρυτόνια, τότε η πόλωση στο μοτίβο της Κοσμικής Ακτινοβολίας θα έχει έναν σαφή καθορισμένο τρόπο. Επιπλέον, ο πληθωρισμός θα έχει ‘απλώσει’ αυτά τα αποτελέσματα σε αστρονομικές αναλογίες, ώστε να είναι εύκολα ορατά στους αστρονόμους, λένε οι Magueijo και Benincasa σε μια ανάλυση τους στο Physical Review Letters. Το διαστημικό τηλεσκόπιο Planck του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος θα αποτυπώσει την πόλωση της CMB και θα μας δώσει τα δεδομένα το 2013.
Μια θεωρία που ονομάζεται κβαντική βαρύτητα βρόχου, που πρόκειται για μια προσπάθεια να ενώσει την κβαντομηχανική με τη γενική σχετικότητα, ήδη δείχνει ότι μια ασυμμετρία μπορεί να είναι ενσωματωμένη βαθειά μέσα στους νόμους του σύμπαντος και ότι αυτή η ασυμμετρία θα πρέπει να καθιστά την βαρύτητα αριστερόχειρα.
Αν βρεθούν αποδεικτικά στοιχεία ότι τα βαρυτόνια ή γκραβιτόνια στην CMB είναι αριστερόχειρα, θα είναι «μία τριπλό ανακάλυψη», λέει ο Lee Smolin του Ιδρύματος Perimeter στο Οντάριο, ο οποίος έχει δουλέψει με τους Magueijo και Benincasa σχετικά με το θέμα αυτό. «Θα επιβεβαιώσει πρώτον τον πληθωρισμό, ότι η βαρύτητα είναι κβαντομηχανική δεύτερον και ότι υπάρχει μία ασυμμετρία αριστερού δεξιού στην κβαντική βαρύτητα."

Το σκάφος Cassini βρήκε ότι ο Εγκέλαδος είναι πιο θερμός και ως εκ τούτου ένας ενδιαφέρον τόπος για την αστροβιολογία

Η θερμότητα που παράγεται από τη νότια πολική περιοχή του Εγκέλαδου, ένα από τα πολλά φεγγάρια του Κρόνου, είναι πολύ μεγαλύτερη από όσο πιστευόταν παλαιότερα ότι είναι δυνατό. Σε αυτό το συμπέρασμα κατέληξε η NASA μετά από μια νέα ανάλυση των δεδομένων που συλλέγονται από το διαστημικό σκάφος Κασσίνι. Η μελέτη δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Journal of Geophysical Research.

Δεδομένα από το υπέρυθρο φασματόμετρο του Cassini που λήφθηκαν από τη νότια πολική περιοχή του Εγκέλαδου, η οποία χαρακτηρίζεται από γραμμικές σχισμές, δείχνουν ότι η εσωτερική θερμική ενέργεια που παράγεται είναι περίπου 15,8 GW, ή περίπου 2,6 φορές τη μέγιστη ισχύ του συνόλου των ιαματικών πηγών της περιοχής Yellowstone, ή συγκρίσιμη με 20 σταθμούς ηλεκτρικής ενέργειας που καίνε άνθρακα . Αυτή η θερμότητα είναι δεκαπλάσια από ό,τι είχαν προβλέψει οι επιστήμονες, σύμφωνα με την Carly Howett, την επικεφαλής της έρευνας, η οποία είναι μέλος της ομάδας για το σύνθετο υπέρυθρο φασματόμετρο καθώς και ερευνήτρια στο Νοτιοδυτικό Ερευνητικό Κέντρο.
"Ο μηχανισμός που μπορεί να παράγει πολύ υψηλές θερμότητες παραμένει ένα μυστήριο και αποτελεί μια πρόκληση για τα σημερινά μοντέλα που προβλέπουν την παραγωγή θερμικής ενέργειας», δήλωσε η Howett.
Είναι γνωστό από το 2005 ότι η νότια πολική περιοχή του Εγκέλαδου »είναι γεωλογικά ενεργή και η δραστηριότητα επικεντρώνεται σε τέσσερις περίπου παράλληλες γραμμικές τάφρους, μήκους 130 χιλιομέτρων και πλάτους περίπου 2 χιλιόμετρα, που ανεπίσημα είναι γνωστές ως "λωρίδες της τίγρης. " Το Cassini διαπίστωσε επίσης ότι αυτές οι ρωγμές εκτινάσσουν μεγάλες ποσότητες από σωματίδια πάγου και υδρατμών συνεχώς στο διάστημα. Από αυτές τις ρωγμές διαφεύγει από το εσωτερικό του Εγκέλαδου η θερμότητα, σε υψηλές θερμοκρασίες».
Μια μελέτη του 2007 προέβλεπε την εσωτερική θερμότητα του Εγκέλαδου, κυρίως εάν αυτή προέρχονται από παλιρροιακές δυνάμεις, και οι οποίες προκύπτουν από τον τροχιακό συντονισμό μεταξύ του Εγκέλαδου και της Διώνης, ένα άλλο φεγγάρι του Κρόνου. Έτσι, οι επιστήμονες την υπολόγισαν ότι δεν θα ήταν μεγαλύτερη από 1,1 γιγαβάτ κατά μέσο όρο. Η θέρμανση από την φυσική ραδιενέργεια στο εσωτερικό του Εγκέλαδου, θα προσθέσει άλλα 0,3 γιγαβάτ.
Η τελευταία όμως ανάλυση χρησιμοποιεί παρατηρήσεις που έγιναν το 2008, και οι οποίες καλύπτουν όλη τη νότια πολική περιοχή.
Μια πιθανή εξήγηση της υψηλής ροής θερμότητας που παρατηρείται είναι ότι η τροχιακή συσχέτιση του Εγκέλαδου με τον Κρόνο και την Διώνη, αλλάζει με το χρόνο, επιτρέποντας έτσι να υπάρχουν περίοδοι με πιο εντατική παλιρροϊκή θέρμανση, και που χωρίζονται από πιο ήρεμες περιόδους. Αυτό σημαίνει πως το Cassini μπορεί να ήταν αρκετά τυχερό ώστε να δει τον Εγκέλαδο, όταν ήταν ασυνήθιστα ενεργός.
Ο νέος υψηλότερας προσδιορισμός της ροής της θερμότητας καθιστά ακόμη πιο πιθανό να υπάρχει υγρό νερό κάτω από την επιφάνεια του Εγκέλαδου, σημείωσε η Howett.
Πρόσφατα, οι επιστήμονες μελέτησαν σωματίδια του πάγου που εκτινάσσονται από τα λοφία, και ανακάλυψαν ότι ορισμένα από τα σωματίδια αυτά είναι το πλούσια σε αλάτι, Αυτά είναι πιθανότατα σταγονίδια από ένα ωκεανό αλμυρού νερού που βρίσκεται σε επαφή με τον βραχώδη πυρήνα του Εγκέλαδου, που είναι πλούσιο σε ανόργανα υλικά. Η παρουσία ενός ωκεανού κάτω από την επιφάνεια, ή ίσως μια νότια πολική θάλασσα μεταξύ του εξωτερικού παγωμένου φλοιού του φεγγαριού και του βραχώδους εσωτερικού του, θα αυξήσει την δραστικότητα της παλιρροιακής θέρμανσης, επιτρέποντας έτσι μεγαλύτερες παλιρροϊκές στρεβλώσεις του κελύφους του πάγου.
«Η πιθανότητα να υπάρχει υγρό νερό, μια παλιρροϊκή πηγή ενέργειας και η παρατήρηση οργανικών υλικών (πλούσιων σε άνθρακα) χημικών στα λοφία του Εγκέλαδου, κάνουν τον δορυφόρο αυτό μια περιοχή έντονου αστροβιολογικού ενδιαφέροντος”, συμπληρώνει η Howett.

Το τσουνάμι του Αιγαίου

Στο ύψος μια πενταώροφης πολυκατοικίας (20 μ.) αναρριχήθηκαν παλιρροϊακά κύματα στην Αρκεσίνη της Αμοργού, μετά το σεισμό των 7,8 Ρίχτερ στις 9 Ιουλίου του 1956 με επίκεντρο τη θαλάσσια περιοχή νότια του νησιού.

Διεθνής επιστημονική ομάδα από τα Πανεπιστήμια της Νότιας Καλιφόρνιας, του Νορθγουέστερν (Σικάγου), του Πολυτεχνείου της Αγκυρας (METU) και του Πολυτεχνείου Κρήτης, στην οποία συμμετείχαν οι πανεπιστημιακοί και ερευνητές Εμίλ Οκάλ, Κώστας Συνολάκης, Αχμέτ Γιαλσινέρ, Νίκος Καλλιγέρης, Μπουράκ Ουσλού, Σπύρος Φωτείνης, Βαγγέλης Βουκουβάλας, και Μαρία Γάσπαρη, εφάρμοσαν αριθμητικό μοντέλο προσομοίωσης για το κεντρικό και νότιο Αιγαίο καταγράφοντας το ύψος των κυμάτων από το τσουνάμι σε Κυκλάδες, Δωδεκάνησα, Κρήτη και Τουρκία.
«Για το σεισμό του 1956 από τις εργασίες του αείμνηστου Αγγ. Γαλανόπουλου και του κ. Νικολάου Αμβράση (νυν ακαδημαϊκού) γνωρίζαμε ότι ο σεισμός ήταν μεγέθους περίπου 7,5 R και είχε προξενήσει τσουνάμι (τότε το ονόμασαν θαλάσσιο σεισμικό κύμα) στο κεντρικό Αιγαίο και ότι η αναρρίχηση του κύματος έφτασε πάνω από 25 μ. στην Αμοργό», μας λέει ο Κώστας Συνολάκης, καθηγητής Φυσικών Καταστροφών στο Πολυτεχνείο Κρήτης. «Για να εξηγήσουν το μεγάλο ύψος, οι Γαλανόπουλος και Αντωνόπουλος αλλά και ο κ. Αμβράσης είχαν προτείνει ότι ο σεισμός είχε προξενήσει υποθαλάσσιες κατολισθήσεις και αυτές προξένησαν τοπικά τσουνάμι. Επίσης προξένηθηκε τσουνάμι και από την τεκτονική μετατόπιση που παραμόρφωσε ένα κομμάτι 75 χλμ. επί 40 χλμ. του Αιγαίου. Δηλαδή τα κύματα που έπληξαν το Αιγαίο δημιουργήθηκαν και με τους δύο τρόπους και μάλλον από περισσότερα από τρία σημεία στις Κυκλάδες.


Μέχρι Τουρκία
Το τσουνάμι έφτασε μέχρι και τα 3,8 μ. στην ανατολική Κρήτη. Εγινε αντιληπτό σε Ναύπλιο, Εύβοια, Τήνο, Σύρο, Αστυπάλαια, Ανάφη, Σαντορίνη, Φολέγανδρο, Σίκινο, Νάξο, Σάμο, Κω, Κάλυμνο, Νίσυρο, Λειψούς, Πάτμο, Τήλο, Χάλκη, Ρόδο και ακόμη στην Τουρκία (Σμύρνη, Αλικαρνασσό). Παρ' όλο που ο κ. Αμβράσης είχε δημοσιεύσει πίνακα με εκτιμήσεις της αναρρίχησης του κύματος σε διάφορα νησιά, δεν γνωρίζαμε την ακριβή τοποθεσία, ώστε να μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε τις εκτιμήσεις σε ποσοτικές μελέτες του σεισμού. Η έρευνα του κ. Αμβράση ήταν πρωτοποριακή και ήταν ο πρώτος επιστήμονας διεθνώς που δημοσίευσε σε επιστημονικά περιοδικά στοιχεία αναρρίχησης για οποιοδήποτε τσουνάμι ανά τον κόσμο. Αλλά δεν είχε στη διάθεσή του GPS και σύγχρονα αριθμητικά μοντέλα ώστε να αποδείξει τη θεωρία του».
Η επιστημονική ομάδα επισκέφθηκε όλα τα νησιά των Κυκλάδων, της Δωδεκανήσου, Κρήτη και ανατολική Τουρκία, βρήκε αυτόπτες μάρτυρες, δηλαδή ανθρώπους που θυμούνταν καλά το τσουνάμι του 1956, και τους πήραν συνεντεύξεις σύμφωνα με το πρωτόκολλο για διασταύρωση πληροφοριών αυτοπτών μαρτύρων σε έρευνες πεδίου. Μετά μέτρησαν την αναρρίχηση του κύματος στα σημεία που τους υπέδειξαν οι μάρτυρες και ανίχνευσαν με GPS το ακριβές σημείο της μέτρησης ώστε να μπορέσει να χρησιμοποιηθεί σε μοντελοποιήσεις και εκτιμήσεις μελλοντικού σεισμικού κινδύνου. Ετσι μάζεψαν πάνω από 65 μετρήσεις σε διάστημα 4 ετών.


Προσομοίωση
«Κατόπιν φτιάξαμε ένα αριθμητικό μοντέλο προσομοίωσης για το κεντρικό και νότιο Αιγαίο για να απαντήσουμε διάφορα ερωτηματικά. Τι είδους αρχικό κύμα είναι συμβατό με αυτές τις μετρήσεις; Αν έγιναν κατολισθήσεις, πού μπορεί να έγιναν και πόσο μεγάλες ήταν; Με τις ποσοτικές μας μετρήσεις αναρρίχησης βαθμονομήσουμε το μοντέλο μας και έτσι μπορούμε να κάνουμε πιο ακριβείς εκτιμήσεις για τι είδους τσουνάμι μπορούν να προκληθούν στο Αιγαίο από παρόμοιους σεισμούς και κατολισθήσεις. Κάποτε (όταν το αποφασίσει η πολιτεία) αυτά τα στοιχεία θα βοηθήσουν στην παραγωγή χαρτών επικινδυνότητας ώστε να είμαστε καλύτερα προετοιμασμένοι όταν γίνει το επόμενο τσουνάμι. Κρίνουμε απαραίτητο να γνωρίζουμε όλοι τη γεωλογική ιστορία της χώρας μας, όπως κρίνουμε απαραίτητη την ενημέρωση και εκπαίδευση στα σχολεία για όλες τις πιθανές φυσικές καταστροφές. Σε μια καλά εκπαιδευμένη και ενημερωμένη κοινωνία δεν παρατηρούνται φαινόμενα πανικού, όπως με την τρομολαγνεία των τελευταίων εβδομάδων, γιατί όλοι είναι προετοιμασμένοι».
Η εργασία τους για το τσουνάμι της Αμοργού έχει ήδη σταλεί για δημοσίευση, ενώ η μεθοδολογία τους έχει ήδη κριθεί με τρεις δημοσιευμένες εργασίες τους σε διεθνή επιστημονικά περιοδικά για το τσουνάμι του 1946 στον Ειρηνικό· το ίδιο σκότωσε 165 ανθρώπους στη Χαβάη και την Αλάσκα. Στην έρευνά τους για το 1946 πάλι είχαν συνεργαστεί με τον Οκαλ Γκάι, μέτρησαν αναρριχήσεις στο νησί Ουνιμάκ και στο Φολς Πας στην Αλάσκα, στη Ραϊατέα, το Χουαχίνε, την Μπόρα Μπόρα, τη Φάτου Χίβα, τη Νούκου Χίβα, τη Χίβα Οα, την Ούα Που της Γαλλικής Πολυνησίας (Ταϊτή), το νησί του Πάσχα και το νησί Χουάν Φερνάντες, επίσης γνωστό σαν το νησί του Ροβινσώνα Κρούσου. Και αυτό το τσουνάμι προκλήθηκε και από τεκτονική παραμόρφωση και από κατολίσθηση κοντά στο νησί Ουνιμάκ, στο αρχιπέλαγος Αλιούτ στον Βερίγγειο Πορθμό.

Υδάτινος εφιάλτης σε 70 χρόνια

Δραματικές επιπτώσεις και κοσμογονικές αλλαγές στα παράλια της δυτικής Ελλάδας αναμένεται να έχουν μελλοντικά οι κλιματικές αλλαγές και η αύξηση της μέσης θερμοκρασίας, λόγω της χρησιμοποίησης ρυπογόνων πηγών ενέργειας σε παγκόσμιο επίπεδο.

Το αεροδρόμιο της Κέρκυρας, η περιοχή του Αχελώου, η λιμνοθάλασσα του Μεσολογγίου, η λιμνοθάλασσα του Κοτυχίου, μεγάλες εκτάσεις του Κυλλήνιου κόλπου, το οικοσύστημα της λιμνοθάλασσας και του δάσους του Καϊάφα και δεκάδες άλλες παράκτιες ζώνες αναμένεται να εξαφανιστούν κυριολεκτικά από το χάρτη και να κατακλυστούν από τα νερά της θάλασσας τις επόμενες 6-7 δεκαετίες, λόγω της αύξησης της στάθμης της θάλασσας κατά ένα και πλέον μέτρο.
Την εφιαλτική αυτή εκδοχή, που δεν αποτελεί σενάριο ταινίας επιστημονικής φαντασίας, αλλά την αυριανή πραγματικότητα, αποκαλύπτει και περιγράφει στην «Ε» ο Ευστάθιος Δουκάκης, αναπληρωτής καθηγητής της σχολής Αγρονόμων-Τοπογράφων Μηχανικών του ΕΜΠ.
«Υπάρχει ένα ερευνητικό πρόγραμμα, το οποίο βρίσκεται σε εξέλιξη πάνω από δέκα χρόνια και αφορά ολόκληρο τον ελληνικό χώρο. Εχει να κάνει με τις επιπτώσεις των κλιματικών αλλαγών -σύμφωνα με τα σενάρια και τις εκτιμήσεις για τον 21ο αιώνα- επάνω στην παράκτια ζώνη και μόνο σε αυτή. Επειδή τα επόμενα χρόνια αναμένεται άνοδος της θερμοκρασίας τουλάχιστον κατά 3-4 βαθμούς κι επειδή η χώρα μας είναι μία από τις περιοχές της Ευρώπης όπου παρατηρείται δραματική μείωση των βροχοπτώσεων, το πρόβλημα αναμένεται να είναι οξύτατο και θα είναι οξύτατο στον ελληνικό χώρο, καθώς τα στοιχεία που έχουμε συγκεντρώσει προβλέπουν άνοδο της στάθμης της θάλασσας κατά ένα μέτρο, ίσως και περισσότερο.
Εκτιμούμε ότι αυτά θα συμβούν χρονικά από το 2070 και μετά. Ομως, επειδή η φύση συνέχεια μας εκπλήσσει, υπάρχει περίπτωση να έχουμε το συγκεκριμένο φαινόμενο πολύ πιο νωρίς», λέει στην «Ε» ο κ. Δουκάκης και επισημαίνει ότι οι συμβουλές της Διεθνούς Επιτροπής για τις Κλιματικές Αλλαγές συστήνουν στους επιστήμονες να επεξεργάζονται το σενάριο της αύξησης της στάθμης της θάλασσας κατά ένα μέτρο και περισσότερο στις ελληνικές ακτές.
Σύμφωνα με τον κ. Δουκάκη, στη δυτική Πελοπόννησο οι περιοχές που θα αντιμετωπίσουν σοβαρότατο πρόβλημα και έχουν υψηλή τρωτότητα είναι η λιμνοθάλασσα του Κοτυχίου, που, όπως είναι γνωστό, είναι ένας προστατευόμενος υδροβιότοπος από τη διεθνή σύμβαση Ramsar. «Οι μελέτες που έχουμε κάνει για την περιοχή μας έχουν δείξει ότι σε 5-6 δεκαετίες η λιμνοθάλασσα δεν θα υπάρχει και θα αποτελεί κομμάτι του Ιονίου πελάγους. Και αυτό θα έχει σοβαρότατες επιπτώσεις, καθώς από υφάλμυρη λίμνη που είναι σήμερα, θα κατακλυστεί από τη θάλασσα και θα γίνει ουσιαστικά ένας κόλπος... Στο Κοτύχι θα πρέπει να υψωθούν αναχώματα και να γίνουν ειδικές κατασκευές.
Παρόμοιο σημαντικό πρόβλημα εντοπίζουμε στην παραλία της Ζαχάρως και στη λιμνοθάλασσα και στο πευκόδασος του Καϊάφα. Στο Βαρθολομιό επίσης. Πρόβλημα αναμένεται να έχουμε και στην παραλία της Κυλλήνης. Υπάρχουν πολλές περιοχές στην Ηλεία που οπισθοχωρούν καλυπτόμενες από τη θάλασσα με ταχύτητα 1-2 μέτρων ετησίως. Οι συνέπειες, όμως, εκτός από τη φύση αναμένεται να είναι δραματικές στο δομημένο και αδόμητο περιβάλλον.
Υπάρχουν σημεία της ακτογραμμής στην περιοχή των αυθαιρέτων του Πύργου, όπου η πρώτη ζώνη των σπιτιών έχει καταποντιστεί μέσα στη θάλασσα. Παρόμοιο φαινόμενο έχουμε και στο Μεσολόγγι, όπου πολλά από τα παράνομα σπίτια έχουν χαθεί κι εκεί μέσα στο νερό. Σοβαρό πρόβλημα εντοπίζεται επίσης στην περιοχή της Αγουλινίτσας και στο δέλτα του Πηνειού. Επίσης στην περιοχή της Κυλλήνης έχουμε εντοπίσει παράκτιες περιοχές σε μήκος 30-40 χιλιομέτρων, που έχουν πολύ σημαντικό πρόβλημα και στο μέλλον θα φανεί αυτό πολύ έντονα. Το πρόβλημα είναι πολύ σοβαρό για τη δυτική Πελοπόννησο, αλλά και για την ευρύτερη περιοχή της Δυτικής Ελλάδας».
«Στην Κέρκυρα το πρόβλημα εντοπίζεται στο αεροδρόμιο. Η διαφορά από τη θάλασσα είναι στο μισό μέτρο και επομένως θα πρέπει να υπάρξουν άμεσα μέτρα προστασίας. Στο δέλτα του Αχελώου έχουμε τρομακτικές αλλαγές τα τελευταία 50 χρόνια και υπολογίζουμε ότι τα επόμενα 50 χρόνια με τις κλιματικές αλλαγές δεν θα υπάρχει καν δέλτα εκεί και ειδικά αν συμβεί η εκτροπή του. Εκεί υπάρχουν περιοχές που οπισθοχωρούν με μια ταχύτητα περίπου 10 μέτρων το χρόνο. Στο Μεσολόγγι το πρόβλημα θα είναι δραματικό τόσο για τη λιμνοθάλασσα όσο και για την πόλη. Ηδη υπάρχουν περιοχές που μέσα σε 15 χρόνια η θάλασσα έχει οπισθοχωρήσει πάνω από 200 μέτρα. Παρόμοιο πρόβλημα εντοπίζουμε στον Αμβρακικό κόλπο».
n Ποια είναι όμως η λύση στο συγκεκριμένο εφιαλτικό μέλλον;
n «Λύση στο πρόβλημα αυτό θα είναι να ελαττώσουμε την ενέργεια που ξοδεύουμε και να χρησιμοποιήσουμε ήπιες μορφές, όπως είναι η αιολική, η ηλιακή, τα βιοκαύσιμα κ.λπ., ώστε να σταματήσουμε, όσο μπορεί να γίνει αυτό, την τάση ανόδου της θερμοκρασίας σε παγκόσμιο επίπεδο.
Πρέπει επίσης στις τρωτές από τις αναμενόμενες πλημμύρες περιοχές να θεσπιστούν από την πολιτεία νέοι κανόνες και όροι δόμησης. Θα πρέπει να απαγορευτεί η δόμηση στο μέρος της παραλίας, όπου αναμένεται να ενταθούν τα φαινόμενα αυτά τις επόμενες δεκαετίες, ώστε να προφυλάξουμε την ανθρώπινη ζωή και την περιουσία. Διαφορετικά θα είμαστε χαμένοι. Στις άλλες περιοχές όπου δεν μπορούμε να οπισθοχωρήσουμε και υπάρχουν ήδη κατασκευές ή σημαντικοί αρχαιολογικοί χώροι, θα πρέπει να προστατέψουμε την παράκτια ζώνη, λαμβάνοντας "σκληρά" μέτρα προστασίας με την κατασκευή ειδικών φραγμάτων».

Μετατοπίστηκε κατά 25cm o άξονας της γης εξαιτίας του σεισμού στην Ιαπωνία

Όπως αναφέρει το BBC,σύμφωνα με εκθέσεις που επικαλούνται το Εθνικό Ινστιτούτο Γεωφυσικής και Ηφαιστειολογίας, η δύναμη του σεισμού στην βορειοανατολική Ιαπωνία, μετατόπισε τον άξονα της Γής σχεδόν 10in (25cm).

Όπως προστίθεται φαινόμενο δεν είναι ασυνήθιστο για ένα μεγάλο σεισμό.

Τσουνάμι

Εισαγωγή

Τσουνάμι είναι ιαπωνική λέξη που σημαίνει το κύμα στο λιμάνι. Δεν είναι όμως ένα απλό παλιρροϊκό κύμα αλλά μια σειρά τεράστιων, γιγαντιαίων κυμάτων που προκαλείται από πολλές αιτίες. Από έναν υποθαλάσσιο σεισμό, από μια ηφαιστειακή έκρηξη, από μια γεωλίσθηση του πυθμένα των ωκεανών, από μια πυρηνική έκρηξη ή δοκιμές, ακόμα και σε μια σύγκρουση μετεωριτών η αστεροειδών με τη Γη.
Όταν λοιπόν, ο υποθαλάσσιος πυθμένας των ωκεανών παίρνει κλίση ή μετατοπίζεται ή ανυψώνεται ή κατακρημνίζεται κατά τη διάρκεια ενός σεισμού, ο φλοιός της Γης παραμορφώνεται στην περιοχή του κέντρου του σεισμού και αρχίζουν να δημιουργούνται μικρά αθώα κύματα σαν μικρές διαταραχές. Λίγο αργότερα αρχίζουν να κινούνται σαν τα κυκλικά κύματα, ακτινικά προς κάθε κατεύθυνση με ταχύτητα που ξεπερνά κι αυτή του ήχου, ακόμα και 800 km/h.
Για να γίνει όμως τσουνάμι θα πρέπει ο υποθαλάσσιος σεισμός να είναι τουλάχιστον 6,5 Ρίχτερ και σε βάθος μικρότερο των 50 χιλιομέτρων.
Συνήθως, ένα τσουνάμι μπορεί να έχει μήκος κύματος 100 έως 200 km (η απόσταση δύο διαδοχικών κορυφών του), ενώ το ύψος του κύματος που προχωράει στον ωκεανό μόλις μισό μέτρο, φαίνεται δηλαδή στην αρχή σαν ένα αθώο κύμα. Όμως, γιγαντώνεται πολύ γρήγορα. Όταν λοιπόν το κύμα φθάνει στην ακτή, το ύψος του μπορεί να φτάσει και τα 40 μέτρα πάνω από την κανονική στάθμη της θάλασσας. Λόγω λοιπόν του μικρού ύψους του κύματος τα πλοία που βρίσκονται μακριά απ' τις ακτές όχι μόνο δεν κινδυνεύουν αλλ' ούτε καν αντιλαμβάνονται την ύπαρξη αυτών των κυμάτων.
Ενώ λοιπόν στον ωκεανό δεν διακρίνεται στις ακτές εμφανίζεται σαν ένα τεράστιο κύμα. Από το γεγονός αυτό πήρε και το όνομα tsunami. (τσου σημαίνει λιμάνι και νάμι σημαίνει κύμα στα Ιαπωνικά. Δηλαδή το κύμα του λιμανιού). Το όνομα υιοθετήθηκε το 1963 από διεθνές επιστημονικό συνέδριο προς τιμήν των Ιαπώνων που υποφέρουν αρκετά απ' το φαινόμενο.
Στο παρελθόν υπήρχαν πολλές παρανοήσεις για τα κύματα αυτά. Πίστευαν ότι είναι απλά παλιρροϊκά, που οφείλονται στην ανομοιόμορφη βαρυτική έλξη του ήλιου και της Σελήνης πάνω στη Γη. Τα τσουνάμι όμως δεν έχουν καμιά σχέση μ' αυτά.
Δεν έχουν σχέση και με τα κύματα που δημιουργούν οι άνεμοι στην επιφάνεια των θαλασσών. Ως γνωστόν αυτά έχουν μήκος κύματος περίπου 150 μέτρα και περίοδο περίπου 10 δευτερόλεπτα, σε αντίθεση με τα τσουνάμι που έχουν περίοδο τής τάξεως της μιας ώρας.
Τα τσουνάμι μπορούν να θεωρηθούν κύματα ρηχών νερών. Γιατί ο λόγος τού βάθους του νερού προς το μήκος κύματος είναι πολύ μικρό (3/2.000.000 και 6/1.000.000).
Σε κάθε διαδοχική κυματική ταλάντωση, η πραγματική κίνηση του νερού στην επιφάνεια ακολουθεί κατακόρυφη τροχιά με διάμετρο ίση με το ύψος του κύματος, διαγράφοντας πλήρη κύκλο κατά τη διάρκεια μιας περιόδου του κύματος.
Επίσης, δεν είναι σεισμικά κύματα, γιατί τα τσουνάμι μπορούν να προκληθούν και από άλλες αιτίες όπως είδαμε πιο πάνω.


Στοιχεία του τσουνάμι
Όταν ένα τέτοιο κύμα χτυπήσει την ακτή δημιουργεί διάφορα κύματα με τα βαθύτερα σημεία του να είναι χαμηλότερα από την κανονική στάθμη θάλασσας. Κάθε ακόλουθο κύμα είναι υψηλότερο από το προηγούμενο. Η περίοδος μεταξύ των κυμάτων που φτάνουν είναι 10 έως 30 λεπτά. Συνήθως είναι αρκετός χρόνος για να ξεφύγουν σε ασφαλή υψώματα μετά από το πρώτο κύμα.
Η ταχύτητα αυτών των γιγαντιαίων κυμάτων είναι τόσο μεγαλύτερη, όσο μεγαλύτερο είναι και το βάθος της θάλασσας και υπολογίζεται από την σχέση v=(g*h)1/2 ,όπου g η ένταση της βαρύτητας καί h το βάθος του νερού.
Γι’ αυτό στον ανοιχτό ωκεανό τρέχουν με ταχύτητα που φθάνει και τα 1.000 χιλιόμετρα την ώρα, δηλαδή προσεγγίζει την ταχύτητα του ήχου. Αλλά, όταν το τσουνάμι πλησιάζει την ακτή ελαττώνεται η ταχύτητά του γιατί μειώνεται το βάθος της θάλασσας, όμως ταυτόχρονα αποκτά ολοένα μεγαλύτερο ύψος. Ενώ στον ανοιχτό ωκεανό το ύψος αυτό δεν ξεπερνά τα 5-6 μέτρα , στην ακτή μπορεί να φθάσει τα 30 ή και τα 40 μέτρα. Εκεί οφείλεται και η μεγάλη καταστρεπτικότητα τους.
Επίσης, η ενέργεια είναι ανάλογη του μεγέθους του σεισμού ενώ κατά τη διάδοση του κύματος έχουμε μηδαμινές απώλειες.
Τα τσουνάμι ανακλώνται και διαθλώνται από το ανάγλυφο του παράκτιου βυθού και τις παράκτιες γεωμορφές, σαν όλα τα κύματα. Αν η άφιξη ενός τέτοιου κύματος αντιστοιχεί σε μια κοιλία τότε το νερό υποχωρεί και αποκαλύπτεται ο βυθός.
Μια τέτοια περίπτωση είχαμε και την 1η Νοεμβρίου του 1755 στη Λισαβώνα. Τότε μαζεύτηκαν στο λιμάνι πολλοί άνθρωποι για να δουν το φαινόμενο και να περπατήσουν πάνω στο βυθό που είχε αποκαλυφθεί. Σε λίγα λεπτά όμως τους σκέπασε το τσουνάμι και πνίγηκαν. Αναφέρθηκαν 10.000 - 60.000 νεκροί.
Όταν το τσουνάμι πλησιάσει τις ακτές η τριβή του, με τον όλο και πιο αβαθή βυθό, προκαλεί μείωση της ταχύτητας του. Η περίοδος όμως του κύματος παραμένει σταθερή και άρα το μήκος κύματος μειώνεται, ενώ αυξάνει το πλάτος (το ύψος) του κύματος. Γι' αυτό και κοντά στις παράκτιες στεριές το νερό σηκώνεται ακόμα και σε ύψος 35 μέτρων μέσα σε 10-15 λεπτά. Τα νερά της ηπειρωτικής κρηπίδας αρχίζουν να ταλαντώνονται και μεταξύ 3 έως 5 τέτοιων μεγάλων ταλαντώσεων δημιουργούνται οι περισσότερες καταστροφές. Οι ταλαντώσεις σταματούν μετά από μερικές μέρες.
Τα τσουνάμι έχουν μια απίστευτη ενέργεια λόγω του μεγάλου όγκου του νερού που μεταφέρουν. Μπορούν να σκοτώσουν χιλιάδες ανθρώπους στις ακτές και να καταστρέψουν ότι βρουν στο πέρασμα τους.
Τεράστιοι τέτοιοι 'πύργοι' μανιασμένου νερού έχουν επανειλημμένα κτυπήσει κατοικημένες ακτές με τέτοια μανία, που έχουν καταστραφεί ολόκληρες πόλεις.
Σε μια τέτοια περίπτωση, το 1896, εξαφανίστηκαν 20.000 άνθρωποι στην πόλη Sanriku της Ιαπωνίας. Το τσουνάμι ανάγκασε τα κύματα να σηκωθούν τόσο ψηλά, ακόμα και σε ύψος 40 μέτρων.
Σημειωτέον ότι οι περισσότεροι θάνατοι κατά τη διάρκεια ενός καταστρεπτικού τσουνάμι οφείλονται στους πνιγμούς. Επίσης, υπάρχει κίνδυνος για πλημμύρες, μολυσμένες παροχές νερού, και καταστροφές στος παροχές αερίου και ηλεκτρισμού.


Μεγάλες καταστροφές
Από το 1945 περισσότεροι άνθρωποι έχουν σκοτωθεί από τα τσουνάμι παρά από τους σεισμούς. Αυτό δείχνει πόσο σοβαρό κίνδυνο ενέχουν.
Τα περισσότερα τσουνάμι δημιουργούνται κατά μήκος μιας περιοχής που λέγεται Ring of Fire μήκους 40.000 km. Η περιοχή Ring of Fire περιέχει όχι μόνο ηφαίστεια αλλά έχει και έντονη σεισμική δραστηριότητα. Περικυκλώνει δε όλο τον Ειρηνικό Ωκεανό.
Από το 1819, περισσότερα από 40 τσουνάμι έχουν χτυπήσει τα νησιά της Χαβάης. Γι' αυτό κι έχει αναπτυχθεί ένα σύστημα προειδοποίησης σε περιοχές όπως είναι η Χαβάη, όπου εμφανίζονται κατά καιρούς πολλά καταστρεπτικά παλιρροιακά κύματα.
Αφού καταγραφούν κάποιες διαταραχές σε όργανα παρακολούθησης, γίνονται σχετικές προειδοποιήσεις για τον ερχομό τσουνάμι στη Χονολουλού, τη Χαβάη και την Αλάσκα.
Υπολογίζεται ότι τη Χαβάη, μια περιοχή υψηλού κινδύνου, την κτυπά κατά μέσο όρο ένα τσουνάμι κάθε χρόνο και με ένα καταστρεπτικό περιστατικό κάθε 7 χρόνια.
Η Αλάσκα, που επίσης ανήκει στις περιοχές υψηλού κινδύνου, κατά μέσο όρο την κτυπά ένα τσουνάμι κάθε 1,75 χρόνια και ένα καταστρεπτικό γεγονός κάθε 7 χρόνια.
Οι προειδοποιήσεις παρέχονται από σεισμογραφικά εργαστήρια σε όλο τον κόσμο, που καθορίζουν τη θέση που βρίσκεται η εστία ενός υποβρύχιου σεισμού. Αυτοί οι σεισμοί, συνήθως, δημιουργούνται σε μια από τις πιο βαθιές τάφρους στον Ειρηνικό Ωκεανό. Μια τέτοια υπηρεσία είναι η SSWWS που προειδοποιεί για επερχόμενα τσουνάμι.
Ένα από τα μεγαλύτερα και πιο καταστρεπτικά τσουνάμι που έχει καταγραφεί ποτέ, τον Αύγουστο του 1883, ταξίδεψε τουλάχιστον τη μισή περιφέρεια της Γης μετά από την κατάρρευση του ηφαιστείου Krakatoa, στην Ινδονησία. Τα κύματα, τότε, είχαν φτάσει σε ύψος μέχρι και 35 μέτρα, που προκάλεσαν μεγάλη ζημία κατά μήκος της ακτής της Σουμάτρας. Το νησί Κρακατόα εξαφανίστηκε. Μάλιστα τότε οι νεκροί έφτασαν τότε τους 36.000. Είναι γνωστό ότι το αστεροσκοπείο του Γκρίνουιτς το είχε καταγράψει για 7 συνεχόμενες ημέρες.
Το 1964 ένας σεισμός στην Αλάσκα προκάλεσε ένα τσουνάμι με τα κύματα να φθάνουν σε ύψος 3 έως και 6 μέτρα, κατά μήκος των ακτών της Καλιφόρνιας, του Όρεγκον, και των ακτών της Ουάσιγκτον. Αυτό το τσουνάμι προκάλεσε καταστροφές αξίας 84 εκατομμυρίων δολαρίων στην Αλάσκα και 123 θανατηφόρα περιστατικά στην Αλάσκα, το Όρεγκον, και την Καλιφόρνια.
Αν και τα τσουνάμι είναι σπάνια κατά μήκος των ακτών του Ατλαντικού, ένας σοβαρός σεισμός στις 18 Νοεμβρίου του 1929, στην Grand Banks της Νέας Γης δημιούργησε ένα τέτοιο τσουνάμι που προκάλεσε μεγάλες ζημιές και απώλειες ζωών στην Ακτή Placentia της Νέας Γης.
Το 1946, ένα τσουνάμι με κύματα 6 έως 9 μέτρων έφτασε στην περιοχή Hilo της Χαβάης, πλημμυρίζοντας το κέντρο της πόλης και σκοτώνοντας 159 ανθρώπους.
Στις 22 Μαΐου του 1960 ένα τσουνάμι στη Χιλή σκότωσε, περίπου, 2300 ανθρώπους, ενώ στις μέρες μας (1998) στη Νέα Γουινέα είχαμε 3.000 θύματα.
Στην Ιαπωνία το 1707 είχαμε 30.000 νεκρούς, ενώ στην Ιταλία ένα τσουνάμι το 1908 θεωρήθηκε υπεύθυνο για 120.000 νεκρούς.
Αλλά έχουν καταγραφεί και άλλα τσουνάμι σε όλο τον κόσμο, κυρίως στην Ασία, με δεκάδες χιλιάδες θύματα.


Ιστορικά τσουνάμι
Πριν από 50 εκατομμύρια χρόνια στο Μεξικό προκλήθηκε ένα μεγάλο τσουνάμι από πτώση ενός μετεωρίτη, εκεί που σήμερα βρίσκεται ο κόλπος του Μεξικού, δημιουργώντας ένα μέγκα τσουνάμι που προχώρησε στην ξηρά 100 ολόκληρα χιλιόμετρα και η σκόνη άλλαξε το κλίμα της Γης. Πιστεύεται ότι η εξαφάνιση των δεινοσαύρων οφείλεται σε αυτή την αιτία.


Το γνωστό τσουνάμι της Σαντορίνης, γύρω στα 1490 π.Χ, που θεωρήθηκε η αιτία της καταστροφής του μινωικού πολιτισμού. Οφείλεται στην έκρηξη του ηφαιστείου της Σαντορίνης και δημιουργήθηκε ένα μέγκα τσουνάμι ύψους 120 μέτρων, που δημιουργήθηκε από την κατάρρευση της καλντέρας έφτασε στα βόρεια παράλια της Κρήτης. Έτσι άρχισε σιγά-σιγά ο πολιτισμός τους να φθίνει. Βέβαια, τώρα ξέρουμε ότι το μέγκα τσουνάμι της Σαντορίνης δεν ευθύνεται αποκλειστικά για αυτή την καταστροφή. Μπορεί το συγκεκριμένο κύμα να μην εξαφάνισε τους Μινωίτες, βοήθησε όμως αρκετά: Πλημμύρισε τις σοδειές τους για δύο ολόκληρα χρόνια και η μέση θερμοκρασία έπεσε αρκετά.
Πάντως, το πρώτο καταγεγραμμένο ιστορικά τσουνάμι συνέβη στην παράκτια Συρία κατά το 2000 π.Χ.
Στην Ελλάδα το παλαιότερο είναι αυτό πού κατέστρεψε τον Περσικό στόλο στην Ποτίδαια τής Χαλκιδικής το 479 π.Χ.
Επίσης πολύ σημαντικό τσουνάμι είναι αυτό που έπληξε την Αλεξάνδρεια τον Ιούλιο τού 365 μ.Χ. που προκλήθηκε από σεισμό μεγέθους 8.2 τής κλίμακας Ρίχτερ. Ο αριθμός των θυμάτων ανήλθε στους 50.000.


Το καταστρεπτικό τσουνάμι του ηφαιστείου Κρακατόα
Για να καταλάβουμε τα γεγονότα που ακολούθησαν την έκρηξη του ηφαιστείου της Σαντορίνης, πρέπει να δούμε τις καταστροφές που επακολούθησαν από μια άλλη, σχετικά πολύ μικρότερη έκρηξη, αυτή του ηφαιστείου Κρακατόα, που βρίσκεται στο στενό μεταξύ Ιάβας και Σουμάτρας, και έγινε 26 Αυγούστου 1883.
Τότε οι εκρήξεις του ηφαιστείου είχαν ακουστεί ακόμα και 160 km μακριά, ενώ πυκνά σύννεφα καυτής στάχτης εκσφενδονίστηκαν μέχρι ύψος 27 km μέσα στον αέρα. Κατά μήκος της ακτής της Ιάβας και της Σουμάτρας έπεσε σκοτάδι, καθώς τα ηφαιστειακά σύννεφα σκέπασαν τον ήλιο. Το σκοτάδι αυτό διήρκεσε δυόμισι μέρες. Καταρρακτώδεις βροχές σποδού προστέθηκαν στην αναταραχή.
Στις 27 Αυγούστου, το ηφαίστειο Κρακατόα έφτασε στο μέγιστο της εκρηκτικότητας του. Οι θόρυβοι μιας σειράς εκρήξεων ακούστηκαν ως την Αυστραλία, σε απόσταση 5.000 km. Την ίδια ώρα, ηφαιστειακά αναβλήματα εκτινάχθηκαν πολλά χιλιόμετρα υψηλά στον ουρανό. Τα πιο λεπτόκοκκα τεμάχια, με τη βοήθεια των στρατοσφαιρικών ανέμων, περιέβαλαν την γη και χρειάστηκαν δύο χρόνια περίπου για να κατακαθίσουν. Υπολογίστηκε ότι 6-8 κυβικά χιλιόμετρα θραυσμάτων πετρωμάτων εκτινάχθηκαν στον αέρα κατά τη διάρκεια των παροξυσμών που κονιοποίησαν το Κρακατόα, με μια απελευθέρωση ενεργείας ίση με εκείνη της πιο ισχυρής υδρογονοβόμβας.
Όπως ήταν φυσικό, η επίδραση από την έκρηξή του δημιούργησε ένα μέγα τσουνάμι, το οποίο έφτασε σε ύψος 38μ. από τη βάση ως την κορυφή, καθώς χτυπούσε τις ακτές της Ιάβας και της Σουμάτρας παρασύροντας στον θάνατο 36.000 ανθρώπους.
Η δύναμη του τσουνάμι μπορεί να εκτιμηθεί από το γεγονός ότι μετέφερε ένα μεγάλο πλοίο 2,5 χλμ. στο εσωτερικό της ξηράς και το έριξε εκεί 10 μ. πάνω από τη στάθμη της θάλασσας. Πετρώματα που ζύγιζαν 50 τόνους μεταφέρθηκαν ακόμη μακρύτερα).
Έτσι έγινε και στην Κνωσό αλλά σε μεγαλύτερη έκταση. Όπως φαίνεται και στο "σπίτι των πεσμένων ογκολίθων" της Κνωσού, ισχυρές ωστικές δυνάμεις ανατίναξαν κυριολεκτικά τεράστιες πέτρες, που καμιά ανθρώπινη δύναμη δεν θα ήταν δυνατόν να τις μετακινήσει, παρά μόνο με σημερινά μηχανικά μέσα. Η καταστροφή αυτή αποτέλεσε ένα γενικότερο γεωλογικό φαινόμενο που παρατηρήθηκε και στην Τροία, στην δυτική Μικρά Ασία και στην κεντρική Παλαιστίνη, όπως επίσης έδειξαν οι ανασκαφές.
Ο κρητικός στην καταγωγή καθηγητής Συνολάκη έκανε ένα υπολογιστικό μοντέλο της έκρηξης του ηφαιστείου της Θήρας που έγινε πριν από 3.500 χρόνια. Σύμφωνα με αυτό, ένα τσουνάμι διέσχισε αστραπιαία τα 100 χλμ. απόστασης από την Κρήτη, τη σάρωσε με κύματα ύψους 12 μ. και έθαψε ολοκληρωτικά τον μινωικό πολιτισμό. Αλλά και τα πρόσφατα ευρήματα στη βυθισμένη Ελίκη της Αιγιαλείας μιλούν για τσουνάμι που την κατέστρεψαν, μέσα σε μια θάλασσα τόσο μικρή όσο είναι ο Κορινθιακός Κόλπος.
Μήπως όμως πρόκειται αυτές οι καταστροφές να ξανασυμβούν; Σε μελέτη που δημοσίευσαν το 1999 στο τουρκικό Journal of Marine Sciences ερευνητές του Πανεπιστημίου της Κωνσταντινούπολης, του Πολυτεχνείου της Άγκυρας και η ομάδα Συνολάκη από το Πανεπιστήμιο της Νότιας Καλιφόρνιας επισημαίνεται ότι από το 1410 ως τον σεισμό του 1999, στον κόλπο Izmit, 90 τσουνάμι έπληξαν τις μικρασιατικές ακτές. Στον τελευταίο σεισμό, ένα φεριμπόουτ που πήγαινε στο Eskihisar βρέθηκε αντιμέτωπο με υδάτινο τοίχο ύψους 30-40 μ.! Αλλού, η θάλασσα τραβήχτηκε σε βάθος 15 μ., ώσπου τα πλοία ακούμπησαν στον πυθμένα, και μετά τα εκτίναξε σε ύψος 10 μ. - φέρνοντας τούμπες πάνω από άλλα πλοία - και τα βύθισε.


Έρευνες για παλαιά τσουνάμι
Αν σε περιοχή υπάρχει υποψία ότι στο παρελθόν χτυπήθηκε από ισχυρό τσουνάμι, οι επιστήμονες σκάβουν σε βάθος λίγων μέτρων κοντά στην ακτή για να εντοπίσουν το θαμμένο ίζημα από το τσουνάμι. Τα δείγματα της άμμου που συλλέγουν αναλύονται στο εργαστήριο και αν περιέχουν μικροκελύφη αυτό σημαίνει ότι προέρχονται από το βυθό της βαθιάς θάλασσας και ότι μεταφέρθηκαν από το τσουνάμι. Γιατί μόνο ένα τέτοιο κύμα μπορεί να μεταφέρει στις ακτές άμμο από τη βαθιά θάλασσα.
Επίσης η χρονολογική ανάλυση του ιζήματος μας αποκαλύπτει πότε χτύπησε το τσουνάμι. Μετρώντας δε το πάχος του στρώματος του ιζήματος της θαλάσσιας άμμου και σε πόση απόσταση βρίσκεται μέσα στην ξηρά, μαθαίνουμε για την ισχύ του τσουνάμι. Παράλληλα, με προσομοιώσεις του κύματος σε υπολογιστές διασταυρώνονται οι εκτιμήσεις.
Με αυτές τις πρωτοποριακές τεχνικές οι επιστήμονες εντόπισαν πολλά παλαιοτσουνάμι στην Ιαπωνία, την Αυστραλία και αλλού. Στη χερσόνησο της Καμτσάτκα, στην ακτογραμμή της Ρωσίας που βρέχεται από το βορειοδυτικό τμήμα του Ειρηνικού Ωκεανού, οι επιστήμονες κατόρθωσαν να εντοπίσουν στην ξηρά περίπου σαράντα διαφορετικά χαρακτηριστικά στρώματα θαλάσσιας άμμου που αντιστοιχούν σε ισάριθμα μεγάλα τσουνάμι που προκλήθηκαν από μεγάλους σεισμούς ή ηφαιστειακές εκρήξεις.
Μετά από συστηματικές έρευνες τεσσάρων ετών στο Αιγαίο, μια διεθνής ομάδα επιστημόνων από το Πανεπιστήμιο Τοχόκου της Ιαπωνίας, το Πολυτεχνείο της Άγκυρας στην Τουρκία και το Γεωδυναμικό Ινστιτούτο του Εθνικού Αστεροσκοπείου Αθηνών, με επικεφαλής τον Ερευνητή Γεράσιμο Παπαδόπουλο, κατόρθωσε να αποκαλύψει ορισμένα μεγάλα παλαιοτσουνάμι.
Ένα από αυτά εντοπίστηκε στην ακτογραμμή του Dalaman της Τουρκίας, που βρίσκεται απέναντι από τη Ρόδο.
Το ίζημα του τσουνάμι βρέθηκε στην ξηρά σε απόσταση περίπου 150 μέτρων από την ακτή και σε βάθος 2 μέτρων. Η χρονολόγηση έδειξε ότι το κύμα αυτό πρέπει να χτύπησε την περιοχή γύρω στα 1600 μ.Χ. Πράγματι, σύμφωνα με ιστορικές πληροφορίες τον Απρίλιο του 1609 έγινε ένας μεγάλος, καταστροφικός σεισμός, που έπληξε τη Ρόδο . Το παλιρροϊκό κύμα που ακολούθησε συμπλήρωσε την καταστροφή.


Ο κίνδυνος για την Ελλάδα
Μικρότερος αλλά υπαρκτός είναι ο κίνδυνος και στη Μεσόγειο Θάλασσα, ιδιαίτερα στην Ελλάδα λόγω της υψηλής της σεισμικότητας.
Στον ελλαδικό χώρο δεν γίνονται ισχυροί σεισμοί, οι οποίοι από μόνοι τους να προκαλούν μεγάλα τσουνάμι. Το μέγεθος τους όμως είναι τέτοιο που μπορεί να ανακινήσει ιζήματα και να υπάρξουν υποθαλάσσιες κατολισθήσεις, σύμφωνα με τον καθηγητή της Υδραυλικής στο Πανεπιστήμιο της Νότιας Καλιφόρνιας, Κώστα Συνολάκη.


"Ένας σεισμός με επίκεντρο στην ξηρά και μικρός σε μέγεθος μπορεί να δώσει αρκετή επιτάχυνση σε σαθρά ιζήματα ώστε να γίνει μια υποθαλάσσια κατολίσθηση που θα δημιουργήσει ένα μεγάλο κύμα. Ο Κορινθιακός Κόλπος είναι μία από αυτές τις περιοχές".


Το τελευταίο μεγάλο τσουνάμι που έπληξε το Αιγαίο δημιουργήθηκε από το σεισμό της Σαντορίνης το 1956. Το κύμα ξεκίνησε από την περιηφαιστειακή περιοχή, όπου πιθανότατα να έγινε και μια υποθαλάσσια κατολίσθηση, και έφτασε στην ανατολική πλευρά της Αμοργού με ύψος 22-25 μέτρων.
Και συνεχίζει ο Συνολάκης: "Τα νησιά στο κεντρικό Αιγαίο ίσως να διατρέχουν μεγαλύτερο κίνδυνο όταν γίνονται σεισμοί. Προς το παρόν όμως δεν μπορούμε να μιλήσουμε πιο συγκεκριμένα. Για να γίνει κάτι τέτοιο, θα πρέπει να χαρτογραφηθεί με μεγάλη λεπτομέρεια ο ελληνικός βυθός. Αλλά οι έρευνες αυτές κοστίζουν και χρειάζονται πολύ χρόνο για να ολοκληρωθούν. Ως εκ τούτου, μόνο αμέλεια δεν μπορείς να χαρακτηρίσεις το γεγονός ότι δεν έχει χαρτογραφηθεί με λεπτομέρεια ο ελληνικός βυθός".
Η αλήθεια είναι ότι γνωρίζουμε τον πυθμένα της θάλασσας λιγότερο από την επιφάνεια του Άρη.
"Υπάρχουν ολόκληρα τμήματα ωκεανών τα οποία δεν έχουν χαρτογραφηθεί πλήρως", λέει ο καθηγητής και δίνει μια φιλική συμβουλή: "Όλοι οι Έλληνες, αν θέλετε, και οι καλεσμένοι μας στους Ολυμπιακούς, όλοι οι τουρίστες, οφείλουν να γνωρίζουν ότι, όταν βρίσκεσαι κοντά στη θάλασσα και αισθανθείς ένα σεισμό, πρέπει να προχωρήσεις προς ένα ψηλότερο σημείο της ξηράς".
Αν ο σεισμός αυτός είναι τοπικός, υπάρχει ένα διάστημα πέντε-έξι λεπτών, οπότε προλαβαίνεις να αντιδράσεις. Και η πλημμύρα από τοπικό τσουνάμι συνήθως προχωράει μέχρι και 100 μέτρα από την παραλία. Οπότε τα πράγματα δεν είναι και τόσο ανησυχητικά.

Πρόβλεψη για μελλοντικές καταστροφές
Στις Καναρίους Νήσους υπάρχει ένα μικρό νησάκι που μοιάζει αρκετά με τη Σαντορίνη. Όχι τη σημερινή, αλλά εκείνη που υπήρχε πριν τη μεγάλη έκρηξη. Το Λα Πάλμα, με το ομώνυμο ηφαίστειο στο κέντρο του, έχει αναμφίβολα κερδίσει την προσοχή πολλών επιστημόνων.
"Μετά από διεξοδικές έρευνες καταλήξαμε στο συμπέρασμα ότι είναι πολύ πιθανό ένα μέρος του να κατακρημνιστεί στον Ατλαντικό Ωκεανό. Στην περίπτωση αυτή, θα δημιουργηθεί ένα μέγκα τσουνάμι, το οποίο θα ξεκινήσει από τις Καναρίους Νήσους και θα χτυπήσει την Ανατολική Ακτή των ΗΠΑ", λέει ο Κώστας Συνολάκης.
"Αν κάποιος "κλοτσούσε" απότομα την πλευρά του ηφαιστείου που είναι έτοιμη να γκρεμιστεί, τότε το κύμα, όπως υπολογίσαμε με μαθηματικά μοντέλα, θα φτάσει στο ύψος 8 μέτρων. Όσο περίπου ένα καλό κύμα για σέρφινγκ, με τη διαφορά ότι το μήκος του ήταν τεράστιο".
Σύμφωνα με πρόσφατη έρευνα (2004), ο αριθμός των ανθρώπων στο Λος Άντζελες που μπορεί να χάσει τη ζωή του από τοπικά παλιρροϊκά κύματα ανέρχεται στις 100.000, ενώ υπάρχει πάντα και η Χαβάη που μπορεί να προκαλέσει τσουνάμι.
Ενώ σύμφωνα με τους υπολογισμούς των καθηγητών Simon Day του Πανεπιστημίου του Λονδίνου (UCL) και Steven Ward του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνιας, μια έκρηξη στο εν λόγω ηφαίστειο θα απέκοπτε όλο το δυτικό τμήμα του στη θάλασσα, ρίχνοντας στο νερό έναν βράχο όγκου διπλάσιου από την αγγλική νήσο Man, με ταχύτητα 350 χλμ. /ώρα.
Το χειρότερο είναι αυτό που - κατά το μοντέλο των επιστημόνων - ακολουθεί: H πτώση του βράχου θα σηκώσει έναν πίδακα νερού, ύψους 900 μ. και πλάτους δεκάδων χιλιομέτρων, που με τη σειρά του θα δημιουργήσει τσουνάμι.
Υστερα από μόλις 10 λεπτά, το κύμα-καταπέλτης θα έχει φθάσει 250 χλμ. μακριά. Μέσα σε έξι έως εννέα ώρες οι ακτές της Δυτικής Σαχάρας θα αντικρίσουν έναν γίγαντα ύψους 100 μ.(!), εκείνες της Καραϊβικής και της Φλώριδας θα αντιμετωπίσουν κύμα 50 μ. και εκείνες της Βραζιλίας 40 μ. H απειλή προς την Ευρώπη θα είναι πολύ μικρότερη, αλλά επιπτώσεις θα υπάρξουν στις ατλαντικές ακτές της Βρετανίας, της Γαλλίας, της Πορτογαλίας και της Ισπανίας.
Παρόμοιες προβλέψεις έκανε η μελέτη και για το ηφαίστειο Kilauea της Χαβάης. Στις επίπεδες περιοχές του Ισημερινού (Equador) ή της Φλώριδας, οι υλικές καταστροφές από τέτοια τσουνάμι θα ήταν τρομακτικές. H ορμή του νερού δεν σταματά παρά μόνο όταν συναντά έδαφος υψηλότερο από το δικό του μέγιστο ύψος συσσώρευσης. Αρα η μόνη ελπίδα για τον κόσμο είναι η πρόνοια αναχωμάτων, ένα όσο το δυνατόν πιο έγκαιρο σύστημα τηλεειδοποίησης για την έλευση τσουνάμι και ο σωστός σχεδιασμός εκκένωσης περιοχών προς τα ορεινά.
Η εν λόγω μελέτη αμφισβητήθηκε έντονα, κυρίως από Ισπανούς ηφαιστειολόγους, με κύριο επιχείρημα την απιθανότητα να συμβεί μονομιάς κατάρρευση της πλευράς του ηφαιστείου.
Ωστόσο αμέσως μετά επακολούθησαν οι προβλέψεις ενός καθηγητή σεισμολογίας του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνιας, του Vladimir Keilis-Borok, σύμφωνα με τις οποίες ένας μεγασεισμός θα εκδηλωνόταν στη Νότια Καλιφόρνια ως τις 5 Σεπτεμβρίου 2004. Και ενώ οι πάντοτε ανήσυχοι για το θέμα Καλιφορνέζοι συζητούσαν το θέμα, στις 19 Μαρτίου το περιοδικό Science δημοσίευσε μια εργασία του γεωφυσικού τελειοφοίτου του Caltech, Kaiwen Xia, και δύο γνωστών ακαδημαϊκών: του καθηγητή αεροναυπηγικής Αρη Ροζάκη - ειδικού στην επέκταση ρηγμάτων - και του βραβευμένου καθηγητή γεωφυσικής Hiroo Kanamori.
Στην εργασία τους αποδεικνυόταν για πρώτη φορά ότι οι μεγασεισμοί μπορούν να προκαλέσουν και υπερ-ρήξη (supershear) του φλοιού της Γης! Τι σημαίνει αυτό; Οτι ένας σεισμός 7,5 ρίχτερ και άνω που δημιουργεί ρήγμα 100 χλμ. μπορεί να «ανεβάσει απότομα ταχύτητα» και να σχηματίσει ένα κρουστικό κύμα ανάλογο σε μορφή με εκείνο των αεριωθουμένων όταν διασπούν το φράγμα του ήχου. Ενώ λοιπόν ένα κλασικό ρήγμα από σεισμό άνοιγε σαν φερμουάρ, ένας μεγασεισμός μπορεί να κατακερματίσει το έδαφος.
Ο σεισμός τελικά ήλθε στα μέρη τους στις 28 Σεπτεμβρίου του 2004, αλλά ήταν ασήμαντος. Όσον αφορά την έγκαιρη ειδοποίηση για σχηματισμό τσουνάμι, οι Αμερικανοί είχαν εδώ και χρόνια αναπτύξει ένα τέτοιο σύστημα, για την πλευρά του Ειρηνικού Ωκεανού - το Pacific Tsunami Warning System. Εδρεύει στη Χαβάη και δικτυώνεται με πολλούς σεισμογράφους στις περιβρεχόμενες χώρες, καθώς και ειδικές συσκευές μέτρησης των αλλαγών στο ύψος της θάλασσας.
Η Ιαπωνία έχει ένα ακόμη πιο εξελιγμένο σύστημα, που εμφανίζει στις τηλεοπτικές οθόνες των πολιτών της σχετικό σήμα 10 μόλις λεπτά μετά τη διάγνωση του φαινομένου. Ακόμη όμως κι αυτό θα αντικατασταθεί σύντομα από νέο, που επιτρέπει την πρόβλεψη του ύψους ενός τσουνάμι τρία μόλις δευτερόλεπτα μετά την εκδήλωση σεισμού. Ιδιωτικά, η εταιρεία Hitachi έχει αναπτύξει ένα σύστημα βασιζόμενο στο δορυφορικό δίκτυο τηλεεντοπισμού - το GPS - που μετρά το πόσο σηκωμένες ή βυθισμένες είναι στη θάλασσα κάποιες σημαδούρες ύψους 13 μ.