Кометно-астероидная опасность столкновения с Землей

Треки астероидов с телескопа Хаббл
R. Evans и K. Stapelfeldt

Каждый день на Землю падают булыжники из космоса. Большие камни, естественно, падают реже маленьких. Самые маленькие пылинки ежедневно проникают на Землю десятками килограммов. Камешки побольше пролетают в атмосфере яркими метеорами. Камни и льдинки размером с бейсбольный мяч и меньше, пролетая через атмосферу, испаряются в ней совершенно. Что касается больших обломков скал, до 100 м в диаметре, то они представляют для нас значительную угрозу, соударяясь с Землей примерно раз в 1000 лет. В случае попадания в океан объект такого размера может вызвать приливную волну, которая окажется разрушительной на больших расстояниях. Столкновение с массивным астероидом более 1 км в поперечнике - гораздо более редкое событие, происходящее раз в несколько миллионов лет, однако последствия его могут быть поистине катастрофическими. Многие астероиды остаются незамеченными, пока не приблизятся к Земле. Один из таких астероидов был открыт в 1998 году во время изучения снимка, полученного Космическим Телескопом Хаббла (голубой росчерк на снимке). На прошлой неделе был открыт небольшой 100-метровый астероид 2002 MN, уже после того, как он миновал Землю, пройдя внутри орбиты Луны. Прохождение астероида 2002 MN рядом с Землей - ближайшее к нам за последние восемь лет, после прохождения астероида 1994 XM1. Столкновение с большим астероидом не очень сильно изменило бы орбиту Земли. При этом, однако, возникло бы такое количество пыли, что земной климат изменился бы. Это повлекло бы за собой повсеместное исчезновение такого числа форм жизни, что происходящее сегодня вымирание видов показалось бы ничтожным.

В настоящее время известно около 10 астероидов, сближающихся с нашей планетой. Их диаметр - более 5 км. По оценкам ученых, такие небесные тела могут столкнуться с Землей не чаще, чем один раз в 20 миллионов лет.

Для крупнейшего представителя популяции астероидов, приблнжающихся к земной орбите, - 40-километрового Ганимеда - вероятностъ столкновения с Землей в ближайшие 20 миллионов лет не превышает 0,00005 процента. Вероятностъ же столкновения с Землей 20-километрового астероида Эрос оценивается за тот же период примерно уже в 2,5%.

Число астероидов с диаметром более 1 км, пересекающих орбиту Земли, приближается к 500. Выпадение на Землю такого астероида может происходоить в среднем не чаще, чем раз в 100 тысяч лет. Падение тела размером 1-2 км уже может привести к общепланетарной катастрофе.

Кроме того, по имеющимся данным, орбиту Земли пересекают около 40 активных и 800 угасших "мелких" комет с диаметром ядра до 1 км и 140-270 комет, напоминающих комету Галлея. Эти крупные кометы оставили свои отпечатки на Земле - 20% больших земных кратеров обязаны им своим существованием. В целом же более половины всех кратеров на Земле - кометного происхождения. И сейчас в нашу атмосферу ежеминутно влетает 20 ядер миникомет по 100 тонн каждое.

Ученые подсчитали что энергия соударения, соответствующая столкновению с астероидом диаметром 8 км, должна привести к катастрофе глобального масштаба со сдвигами земной коры. При этом размер кратера, образующегося на поверхности Земли, будет примерно равен 100 км, а глубина кратера будет лишь в два раза меньше толщины земной коры.

Если космическое тело не является астероидом или метеритом, а представляет собой ядро кометы, то последствия столкновения с Землей могут еще более катастрофическими для биосферы из-за сильнейшего рассеивания кометного вещества.

Значительно больше возможностей у Земли встретиться с мелкими небесными объектами. Среди астероидов, орбиты которых в результате длительного действия планет-гигантов могут пересекать орбиту Земли, имеется не менее 200 тысяч объектов с диаметрами около 100 м. Наша планета сталкивается с подобными телами не реже, чем раз в 5 тысяч лет. Поэтому на Земле каждые 100 тысяч лет образуется примерно 20 кратеров с поперечником более 1 км. Мелкие же астероидные осколки (глыбы метровых размеров, камни и пылевые частицы, включая и кометного пронсхождения) непрерывно падают на Землю.

При падении крупного небесного тела на поверхность Земли образуются кратеры. Такие события называют астропроблемами, "звездными ранами". На Земле они не очень многочислены (по сравнению с Луной) и быстро сглаживаются под действием эррозии и других процессов. Всего на поверхности планеты найдено 120 кратеров. 33 кратера имеют диаметр больее чем 5 км и возраст около 150 миллионов лет.

Первый кратер был выявлен в 1920-х годах в Каньоне Дьявола, что в североамерикамнском штате Аризона. Рис 15 Диаметр кратера - 1,2 км, глубина - 175 м, примерный возраст - 49 тысяч лет. По расчетам ученых такой кратер мог образоваться при столкновении Земли с телом сорокаметрового диаметра.

Геохимические и палеонтологическиские данные свидстельствуют о том, что примерно 65 млн. лет назад на рубеже Мезазойского периода Меловой эры и Третичного периода Кайнозойской эры небесное тело размером примерно 170-300 км столкнулось с Землей в северной части полуострова Юкатан (побережье Мексики). След этого столкновения - кратер под названием "Чиксулуб". Мощность взрыва оценивается в 100 миллионов мегатонн! При этом образовался кратер диаметром 180 км. Кратер был образован падением тела диаметром 10-15 км. При этом в атмосферу было выброшено гигантское облако пыли общим весом миллион тонн. На Земле наступила полугодовая ночь. Погибло более половины существовавших видов растений и животных. Возможно тогда в результате глобального похолодания и вымерли динозавры.

По данным современной науки всего за последние 250 миллионов лет произошло девять вымираний живых организмов со средним интервалом в 30 миллионов лет. Эти катастрофы можно связать с падением на Землю крупных астероидов или комет. Отметим, что достается от непрошенных гостей не только Земле. Космические аппараты сфотографировали поверзности Луны, Марса, Меркурия. На них четко видны кратеры, причем сохранились они гораззо лучше благодаря особенностям местного климата.

На территории России, выделяются несколько астропроблем: на севере Сибири - Попигайская - с диаметром кратера 100 км и возрастом 36-37 миллионов лет, Пучеж-Катунская - с кратером 80 км, возраст которого оценивается в 180 миллионов лет, и Карская - диаметром 65 км и возрастом - 70 миллионов лет.

Тунгусский феномен

На Землю русскую в XX столетии упало 2 крупных небесных тела. Во-первых, Тунгузский объект, который вызвал взрыв мощностью 20 мегатонн на высоте 5-8 км над поверхностью Земли. Для определения мощности взрыва его приравнивают по разрушающему воздействию на окружающую среду взрыву водородной бомбы с тротиловым эквивалентом, в данном случае в 20 мегатонн тротила, что превосходит энергию ядерного взрыва в г. Хиросима в 100 раз. По современным оценкам масса этого тела могла достигать от1 до 5 миллионов тонн. Неизвестное тело вторглось в пределы земной атмосферы 30 июня 1908 года в бассейне реки Подкаменная Тунгуска в Сибири.

Начиная с 1927 г. на месте падения Тунгусского феномена работали последовательно восемь экспедиций русских ученых. Было определено, что в радиусе 30 км от места взрыва ударной волной были повалены все деревья. Лучевой ожег стал причиной огромного лесного пожара. Взрыв сопровождался сильным звуком. На огромной территории по свидетельству жителей окрестных (очент редких в тайге) сел наблюдались необычайно светлые ночи. Но ни одна из экспедиций не нашла ни одного кусочка метеорита.

Многим более привычно слышать словосочетание "Тунгусский метеорит", но пока достоверно не известна природа этого явления, ученые предпочитают пользоваться термином "Тунгусский феномен". Мнения о природе Тунгузского феномена самые противоречивые. Одни считают его каменным астероидом с диаметром приблизительно равным 60-70 метрам разрушившимся при падении на куски примерно 10-ти метрового диаметра, которые затем испарились в атмосфере. Другие, и их большинство, что это - осколок кометы Энке. Многие связыают этот метеорит с метеорным потоком Бета-Таурид, родоначальницей которого так же является комета Энке. Доказательством этому могут служить падение двух других крупных метеоров на Землю в тот же месяц года - июнь, которые ранее не рассматривались в одном ряду с Тунгусской. Речь идет о Краснотуранском болиде 1978 года и китайском метеорите 1876 года.

На тему тунгузского метеорита написано множестао научных и научно-фантастических книг. Каким только обьектам не приписывали роль Тунгузского феномена: и летающим тарелкам и шаровым молниям и даже знаменитой комете Галлея - насколько хватало фантазии авторов! Но окончательного мнения о природе этого феномена нет. Эта загадка природы еще неразгадана.

Реальной оценкой энергии Тунгусского феномена является величина примерно равная 6 мегатоннам. Энергия Тунгусского феномена эквивалентна землетрясению с магнитудой 7,7 (энергня сильнейшего эемлетрясения равна 12).

Вторым крупным объектом, найденным на территории России, был Сихотэ-Алиньский железный метеорит, упавший в Уссурийской тайге 12 февраля 1947 г. Он был значительно меньше своего предшественника, и его масса составляла десятки тонн. Он тоже взорвался в воздухе, не долетев до поверхности планеты. Однако на площади в 2 квадратных километра было обнаружено более 100 воронок диаметром чуть больше метра. Самый большой из найденных кратеров был 26,5 метров в диаметре и 6 метров глубиной. За прошедшие пятьдесят лет найдено свыше 300 крупных осколков. Самый большой осколок имеет вес 1 745 кг, а общий вес собранных осколков превысил 30 тонн метеорного вещества. Найдены были далеко не все осколки. Энергия Сихотэ-Алининьского метеорита оценивается около 20 килотонн.

России повезло: оба метеорита упали в безлюдной местности. Если бы Тунгусский метеорит упал на большой город, то от города и его жителей ничего не осталось.

Из больших метеоритов XX столетия заслуживает внимание Бразильская Тунгузка. Он упал утром 3 сентября 1930 г. в безлюдном районе Амазонки. Мощность взрыва бразильского метеорита соответствовала одной мегатонне.

Все сказанное касается столкновений Земли с конкретным твердым телом. А что же может произойти при столкновении с кометой, огромного радиуса, начиненной метеоритами? На этот вопрос помогает ответить судьба планеты Юпитер. В июле 1996 г. комета Шумейкер-Леви столкнулась с Юпитером. За два года до этого при прохождении этой кометы на расстоянии 15 тысяч километров от Юпитера ее ядро раскололось на 17 осколков примерно по 0,5 км в диаметре, растянувшихся вдоль орбиты кометы. В 1996 г. они поочередно проникли в толщу планеты. Энергия столкновения каждого из кусков по оценкам ученых достигала примерно 100 миллионов мегатонн. На фотографиях космического телескопа им. Хаббла (США) видно, что в результате катастрофы на поверхности Юпитера образовались гигантские темные пятна - выбросы газа и пыли в атмосферу в местах паления осколков. Пятна соответствовали размерам нашей Земли!

Конечно, кометы в далеком прошлом сталкивались и с Землей. Именно столкновению с кометами, а не астероидами или метеоритами приписывают роль гигантских катастроф прошлого, со сменой климата, вымиранием многих видов животных и растений, гибелью развитых цивилизаций землян. Быть может, 14 тысяч лет назад наша планета встретилась с меньшей кометой, но этого вполне было достаточно, чтобы исчезла с лица Земли легендарная Атлантида?

Последние годы по радио, телевидению и в газетах все чаще появляются сообщения о приближающихся к Земле астероидах. Это не означает, что их стало значительно больше, чем раньше. Современная наблюдательная техника позволяет нам увидеть километровые объекты на значительном расстоянии.

В марте 2001 года астероид "1950 DA", открытый еще в 1950 году, пролетел на расстоянии 7,8 миллиона километров от Земли. Был измерен его диаметр - 1,2 километра. Рассчитав параметры его орбиты, 14 авторитетных американских астронома опубликовали данные в прессе. По их мнению, в субботний день 16 марта 2880 года этот астероид может столкнуться с Землей. Произойдет взрыв мощностью 10 тысяч мегатонн. Вероятность катастрофы оценивается в 0,33 %. Но ученым хорошо известно, что точно вычислить орбиту астероида крайне сложно из-за непредвиденных воздействий на него со стороны других небесных тел.

В начале 2002 г. малый астероид "2001 YB5" диаметром 300 метров пролетел на расстоянии в два раза превышающем расстояние от Земли до Луны.

8 марта 2002 года малая планета "2002 EM7" 50 метров в диаметре приблизилась к Земле на расстояние 460 тысяч километров. Она пришла к нам со стороны Солнца, и поэтому была невидна. Заметили ее только через несколько дней после того, как она пролетела мимо Земли.

Сообщения о новых астероидах, проходящих сравнительно недалеко от Земли, будут появляться в прессе и впредь, но это не "конец света", а обычная жизнь нашей Солнечной системы.

Защита от бомбардировок из космоса

Столкновение Земли с космическим телом, не зависимо от размера, не сулит ничего хорошего. Даже безвредные для землян мелкие частички - метеоры очень опасны для космических аппаратов. Более крупные из них способны пробить обшивку корабля, а мелкие повредить внешнюю аппаратуру, вывести из строя солнечные батареи - источники энергии многих спутников.

Чтобы защитить Землю от встречи с космическими гостями, была организована служба постоянного мониторинга (слежения) за всеми объектами на небе. В крупных обсерваториях за небом следят телескопы-роботы. В этой программе участвуют большинство обсерваторий мира, которые вносят свой посильный вклад.

Внедрение сети Интернет в жизнь людей позволило всем астрономам-любителям подключиться к этому благому делу. Создана веб-сеть мониторинга астероидной опасности. NASA объявило о создании во всемирной сети системы мониторинга астероидной опасности, получившей наименование Sentry. Система создана, чтобы облегчить общение между учеными при открытии небесных тел, несущих потенциальную угрозу нашей планете.

Американский спутник передает в реальном времени полученную им картинку звездного неба. Получая эти картинки на компьютер, вы можете сохранять их и, если сравнить их обнаружить новый двигающийся объект. Возможно, это астероид, комета или метеорит. Данные посылаются в единый центр, и при подтверждении другими наблюдателями этот объект заносится в соответствующие каталоги. Ему присваивается номер, а право его открытия принадлежит первому сообщившему. Астрономы-любители открывают новых объектов столько же сколько профессионалы.

В первый день 2002-ого года министр науки Великобритании лорд Сэнсбери объявил о решении разместить новый британский центр по исследованию рисков столкновения Земли с астероидами в Национальном космическом научном центре в графстве Лестер. Предметом исследования станут приближающиеся к Земле космические объекты - кометы и астероиды, и степень их угрозы Земле. Наблюдение за космическими объектами будет вестись с помощью телескопа "Исаак Ньютон", расположенного на острове Ла-Пальма, входящем в группу Канарских островов.

Подлетающик к Земле космические пришельцы размером свыше нескольких метров могут быть обнаружены современными опическими средствами на расстоянии около 1 миллиона км от планеты. Более крупные объекты (десятки и сотни метров диаметром) могут быть замечены и на значительно больших расстояниях.

Итак, объект обнаружен, и он действительно приближается к Земле. Писатели-фантасты и ученые-астрономы сходятся во мнении о том, что существует всего два возможных варианта защиты. Первый - уничтожить объект физически - подорвать, расстрелять. Второй - изменив его орбиту, предотвратить столкновение. Недавно правда появилось сообщение о том, что придумали своеобразную подушку безопасности, которую надо развернуть в месте падения космического тела. Или фантастами активно разрабатываются версии об эвакуации землян на другую планету в Солнечной или даже другой планетной системе.

Воплощение первого из перечисленных способов очевидно. Надо с помощью ракеты доставить туда взрывчатое вещество и взорвать его. Можно организовать контактный ядерный взрыв на поверхности. Все это должно привести к дроблению объекта на безопасные осколки. Вопрос лишь в количестве взрывчатого вещества и доставке его в точку траектории астероида или кометы, достаточно удаленных от Земли. Способ подрыва космического тела применим лишь для малых объектов, так как в результате ученые рассчитывают получить маленькие осколки, сгорающие в атмосфере.

С большими телами сложнее. Вследствие ограниченности возможностей современных подрывных средств, после взрыва могут остаться несгоревшие в атмосфере большие обломки, коллективное действие которых может вызвать гораздо бoльшую катастрофу, чем первоначальное тело. А так как практически невозможно рассчитать количество осколков, их скорости и направления движения, то и само дробление тела становится сомнительным предприятием.

Более интересны способы изменения орбиты космического тела. Эти способы хороши для тел крупных размеров. Если мы имеем комету, приближающуюся к Земле, то предлагается использовать сублимационный эффект - испарение газов с поверхности очищенной части ядра кометы. Этот процесс приводит к возникновению реактивных сил, закручивающих комету вокруг свой собственной оси вращения, и изменению траектории ее движения. Это очень напоминает "закрученные" голы в футболе или теннисе, когда мяч летит совсем по другой, неожиданной для вратаря, траектории. Возникает вопрос: как очистить ядро? Для этого предлагается множество способов. Придумали даже "пескоструйный аппарат" для очистки. Предлагается взорвать рядом с ядром кометы ракету или небольшой ядерный заряд и осколки ракеты или взрывная волна снаряда очистят часть ядра кометы.

Тоже можно сделать и с астероидом. Но в этом случае предлагается предварительно покрыть часть его поверхности мелом. Он начнёт лучше отражать солнечные лучи. Возникнет неравномерность прогрева его "тела" - изменятся скорость и направление его вращения вокруг своей оси. Далее все будет происходить, как с "подкрученным" мячом. Только вот мела нужно будет много. Американские ученые подсчитали, что для изменения орбиты астероида "1950 DA" потребовалось бы 250 тысяч тонн мела, а доставить его на астероид могут 90 полностью загруженных комет типа "Сатурн-5". Но при этом за одно столетие его орбита отклонилась бы на 15 тысяч километров.

Серьезно обсуждался способ выведения на орбиту астероида большой солнечной батареи так, чтобы астероид встретился с ней, и она бы застряла на его поверхности, отражая солнечные лучи. Фантасты много пишут о космических кораблях, способных транспортировать астероид подальше от Земли. Но пока на практике не был применен ни один из придуманных способов.