Может ли достаточно большой метеорит, врезавшись в Землю, «снести» всю атмосферу? И какими размером и скоростью должен обладать такой метеорит?

Нет, не может! Атмосфера окружает всю Землю тонким слоем, а удар метеорита происходит в конкретной точке. Масштаб воздействия метеорита ничтожен в сравнении с атмосферой Земли. 

При падении астероида размером в десятки километров взрывная волна выбросит в космос часть вещества, включая воздух в непосредственной близости от места удара. Однако даже очень сильный удар не может механически воздействовать сразу на всю атмосферу. 

Впрочем, остается еще вопрос о тепловом воздействии. Атмосферу на Земле удерживает гравитация. Чтобы улететь в космос, молекула воздуха должна приобрести скорость выше второй космической (11 км/с). Если температура возрастет настолько, что заметная часть молекул достигнет такой скорости, то атмосфера улетучится. 

Сейчас средняя тепловая скорость молекул воздуха составляет около 0,5 км/с. Это соответствует примерной равновесной температуре планеты, находящейся от Солнца на расстоянии Земли. При такой температуре доля «убегающих» молекул ничтожна, и поэтому земная атмосфера сохранилась в течение миллиардов лет. У Луны, где вторая космическая скорость составляет 2,4 км/с, атмосфера полностью улетучилась. А Марс со скоростью убегания 5 км/с смог сохранить только немного тяжелого углекислого газа. 

Из этих примеров можно сделать следующий вывод: если средняя тепловая скорость молекул в 5 раз меньше скорости убегания, то планета относительно быстро теряет атмосферу, а если в 10 раз — то теряет очень медленно. В применении к Земле тепловая скорость молекул должна вырасти в 4 раза, чтобы атмосфера рассеивалась так же быстро, как на Луне. 

Тепловые скорости молекул пропорциональны квадратному корню из температуры (абсолютной, измеряемой в кельвинах). Так что для хотя бы постепенного рассеивания атмосферы температура на поверхности всей Земли должна подняться как минимум вдвое — с нынешних примерно 300 K до 600 K (~ 330 °С) — и удерживаться на таком уровне длительное время, хотя бы многие миллионы лет. 

Чтобы настолько разогреть литосферу Земли, понадобилась бы вся энергия столкновения с астероидом диаметром 600-1000 км на скорости 20-30 км/с. Непонятно, как могла бы эта энергия распределиться по всей поверхности планеты, но даже если предположить, что это случилось, остывание поверхности литосферы произошло бы всего за несколько лет. Этого времени не хватило бы, чтобы вся атмосфера рассеялась в космосе. 

И, наконец, можно рассмотреть столкновение не с астероидом, а с целой планетой. Это может привести к полному расплавлению и разрушению литосферы, оголению глубоких магматических слоев, где температура составляет тысячи градусов. Такая катастрофа действительно может привести к улетучиванию атмосферы в космос. Однако магма содержит в себе значительное количество растворенных газов, которые при такой катастрофе начнут выделяться и формировать новую атмосферу. 

Кстати, такое событие, по-видимому, имело место в далеком прошлом, когда Земля столкнулась с Тейей — объектом, сравнимым по величине с Марсом. Недавно следы Тейи, возможно, были обнаружены в земной мантии сейсмическими методами. Как видим, это не помешало сохранению у Земли атмосферы.