Космос. Все о звёздах, планетах, космических странниках
Шрифт:
И всё же сейчас в окрестностях земной орбиты астероидов бывает по крайней мере в десятки раз больше, чем комет, и вероятность встречи с ними более высока. До сегодняшнего дня ближе всего — на расстояние два с четвертью миллиона километров — в 1 770 г. к нам приблизилась комета Лекселя.
С 1995 г. группа сотрудников Института астрономии РАН (ИНАСАН) осуществляет научно-исследовательскую программу поиска крупных тел в метеорных и болидных потоках. Учёные уже давно установили, что метеорные потоки своим происхождением обязаны кометам. Исходя из этого, исследователи ИНАСАН предположили, что метеорные потоки, растянувшиеся вдоль орбиты материнской кометы, должны включать в себя наряду с микрочастицами метеороиды кометной природы. Эта гипотеза полностью подтвердилась. Учёным удалось открыть более 20 потенциально опасных тел поперечником в десятки метров. Больше всего (7) их оказалось в известном августовском потоке Персеид. Если вторжение снежно-ледяного метеороида метрового размера вряд ли представит серьезную угрозу, то встреча Земли с кометным телом поперечником несколько десятков метров может породить катастрофу, подобную тунгусской. Еще в 1971 г. московский астроном И.Т. Зоткин высказал пророческую мысль о том, что «тунгусские метеориты падают каждый год». Он имел в виду яркие объекты, фотографируемые американскими станциями наблюдения ярких болидов. В.А. Бронштэн сравнил параметры нескольких десятков зарегистрированных болидов с данными о Тунгусском метеорите. Ученый пришёл к выводу, что это тела одной природы, отличающиеся только размерами. Ученые ИНАСАН в 1996 г. увидели «космического пришельца» поперечником около 200 м, который приблизился к нашей планете на полтора радиуса лунной орбиты. По космическим меркам это чрезвычайно опасное и тесное сближение.
В том же 1996 г. с помощью телевизионной установки американского спутника «Полар», снимающей в ультрафиолетовых лучах, удалось получить изображение движения вблизи Земли самих мини-комет. Американские спутники-разведчики ежегодно замечают до трёх десятков ярких болидов, движение которых завершается взрывом в верхних слоях атмосферы. К счастью, взрыв происходит так высоко, что его последствия на поверхности Земли практически не ощущаются. По данным американских учёных, в среднем за год Земля переживает 107 таких столкновений. Но это в среднем. В реальности число событий в разные годы варьируется, кроме того, мини-комет больше всего бывает в ноябре, а меньше всего — в январе.
В близком направлении ведут исследования сотрудники Харьковского технического университета радиоэлектроники. Они также рассматривают метеорный рой как пылевой след в межпланетном пространстве крупного родительского тела, сближающегося с Землёй. И это естественно: ведь все метеорные потоки наблюдают в земной атмосфере. Следовательно, тело, с которым метеорный рой связан генетически, в своём движении вокруг Солнца если не пересекается с земной орбитой, то уж точно тесно сближается с ней. В последнем случае не исключено, что эволюция орбиты может привести к столкновению тела с Землёй. В Харькове накоплена самая полная в мире база орбит метеорных потоков. Она содержит данные о 5160 орбитах потоков метеоров. Анализ содержащихся в базе параметров позволяет косвенным методом определить элементы орбит потенциально опасных небесных тел, которые до сих пор не удается открыть с помощью наблюдений. Можно надеяться, что в дальнейшем, используя полученные данные, удастся увидеть кометы, породившие метеорные потоки.
Многие явления, природа которых оставалась непонятной, легко объясняются вторжением в атмосферу мини-комет. Они поставляют воду на высоты около 80 км.
Возможны ли кометные ливни?
Есть предположение, что бывают периоды, когда число комет, пересекающих земную орбиту, резко возрастает. Наблюдаемые масштабы последствий столкновений комет с Луной и Меркурием показывают, что они пришли из далекого пояса Койпера или ещё более удалённого облака Оорта, поскольку предполагаемые большие размеры ядер и высокая скорость соударений характерны для новых комет.
Откуда приходят кометные ливни? Существует предположение, что время от времени облако Оорта испытывает гравитационные возмущения, вызываемые близким «пролётом» звезды или гигантского газовопылевого облака. В результате какая-то часть комет «высыпается» из облака Оорта в центральную часть Солнечной системы.
Другой «возмутительницей» облака Оорта может быть Немезида, или Звезда Смерти. Такое угрожающее имя получило гипотетическое небесное тело — то ли сверхгигантская планета, то ли очень маленькая, остывшая звезда («черный карлик») — в несколько раз более массивное, чем Юпитер. Предположение о существовании неизвестного массивного тела было высказано в связи с отклонением некоторых комет от рас-5 чётных трасс под влиянием гравитационного возмущения. Анализ изменения кометных орбит позволяет предположить, что в настоящее время Немезида находится где-то на полпути между Солнцем и облаком Оорта. По расчётам разных авторов, период обращения Немезиды вокруг общего центра масс этой звезды и Солнца может составлять от 6 до 26 млн. лет. Соответственно среднее расстояние от Солнца — от 0,5 до
' более 1 светового года (от 33 до 88 тыс. а.е.). Для сравнения напомним, что самая далёкая планета Нептун обходит вокруг Солнца за 164,8 года и движется от него на среднем расстоянии около 30,1 а.е. Причём загадочное небесное тело имеет обратное по отношению к планетам направление движения. Однако ряд учёных не видят оснований, подтверждающих существование «Немезиды».
Кометный ливень может быть спровоцирован также прохождением Солнечной системы через плоскость Галактики, которая богата газом, пылью, а быть может, и ядрами комет. По некоторым расчётам, за жизнь Земли могло случиться около десятка кометных ливней и порождённых ими бомбардировок нашей планеты. Не надо думать, что кометные ливни по частоте встреч Земли с кометными ядрами напоминают поток дождевых капель. Если эти природные механизмы действуют на самом деле, то земной шар может! в период кометных ливней испытать бомбардировку ядрами комет диаметром около 1 км со средней частотой 1 раз в одну-две тысячи лет. За время одного кометного ливня продолжительностью около полумиллиона лет на Землю могло выпадать до 200 комет.
С существованием опасности кометных ливней согласны далеко не все специалисты, мы просто не видим тех звёзд и газово-пылевых облаков, которые могли бы их вызвать. Не было и близкого по времени прохождения Солнца через плоскость Галактики. Так что по крайней мере в наше время — плюс-минус несколько миллионов лет — кометные ливни подобного происхождения нам не угрожают. Однако следы подобных кометных бомбардировок планетологи находят на поверхности нашей ближайшей космической соседки — Луны.
Космические катастрофы: вероятность и возможные последствия
Как часто могут случаться столкновения с катастрофическими последствиями? Поскольку число астероидов и комет тем больше, чем меньше их масса, реже всего должны происходить катастрофы глобального масштаба. Понятно, что при столкновении небесного тела с Землёй первый удар принимает на себя атмосфера. Дальнейшее зависит от скорости встречи, от угла входа падающего тела в атмосферу, от его массы и состава.
Метеорит поперечником до 10 м, скорее всего, настолько затормозится в воздухе, что просто выпадет на земную поверхность, не вызвав значительных разрушений. Падение космических «пришельцев» диаметром около 50 м уже приведёт к катастрофическим последствиям масштаба знаменитого тунгусского события 1908 г. Это будет катастрофа локального характера.
Каменистые тела поперечником около 150 м на высотах 5–10 км подвергнутся взрывному дроблению. Взрывная волна вызовет разрушение в радиусе до нескольких десятков километров. Тугоплавкие тела размером несколько сот метров пробьют воздух без заметного торможения и почти в целости врежутся в Землю. Практически вся их энергия движения обрушится на земную поверхность. Это приведёт к взрыву и выбросу массы вещества, в сто и более раз превышающей массу упавшего тела. Если с Землёй встретится рыхлое ядро кометы тех же размеров, то взрыв может произойти над поверхностью Земли.
Воздушный взрыв космических тел может привести к большим катастрофическим последствиям, чем их непосредственное столкновение с земной поверхностью. Расчеты показали, что высоты, на которых формируются условия для взрыва космических тел, сравнительно невелики и составляют для льда 10–30 км, для железа и базальта — 3–1 5 км. При падении тела поперечником 250 м выделится энергия, эквивалентная 1000 Мт, что приведёт к разрушениям на площади в миллион гектаров. Такие события могут происходить раз в 10 000 лет. Со стометровыми космическими объектами Земля сталкивается в два раза чаще — каждые 5000 лет.
Каждый миллион лет Земля может 1–2 раза столкнуться с телом диаметром около 1 км, что породит бедствие регионального масштаба. Геологические данные позволяют сделать вывод, что каждые 1 5–20 млн. лет Земля сталкивалась с космическими телами поперечником более 1,5 км. По современным представлениям, вероятность повторения подобных событий в будущем с такой периодичностью сохраняется.
Есть некоторая пороговая величина космического «ударника», больше которой на Земле с неизбежностью произойдёт глобальная экологическая катастрофа. Её возможный сценарий описан учёными. Анализ последствий ядерных испытаний показывает, что подобная катастрофа могла бы наступить при взрывах с энергией 105–106 Мт. Подобные же последствия может вызвать столкновение Земли с телом поперечником 1,5–2 км на скорости 20 км/с либо поперечником в 1 км при скорости 42 км/с. Столкновение нашей планеты с объектом большего размера может вызвать глобальную катастрофу. В этом случае от самого взрыва погибнут миллионы людей, обширные лесные районы будут охвачены пожарами, образуется огромная озоновая дыра, что вызовет повышение фона ионизирующего излучения и сопутствующие этому заболевания.
Такие значительные изменения природных условий на планете обязательно приведут к глобальному экологическому кризису, что критически повлияет на биосферу и драматически скажется на дальнейшей судьбе цивилизации.
Вероятность такой катастрофы статистически очень мала — она может случаться в среднем один раз за сто миллионов лет. Масштабы катастрофы могут зависеть и от места падения «ударника». Скажем, если достаточно крупное тело упадёт в океан, то возникшее цунами и наводнения приведут к разрушениям на огромных территориях. Трудно вообразить, но расчеты свидетельствуют: если на поверхность океана, имеющего глубину 4–5 км, обрушится астероид поперечником 10 км, то образуется вал высотой 4–5 км. Эта водяная гряда, «разбегаясь», сохранит подобную высоту в акватории радиусом до 25 км. При размере «ударника» в 2 км от места катастрофы помчится километровый вал.
Удаляясь от места удара, круговая волна будет терять высоту обратно пропорционально своему радиусу. Например, в случае падения астероида диаметром 2 км даже на удалении от точки удара на 2000 км высота цунами составит 10 м. Помимо разрушительных последствий надо учитывать возникающие геофизические эффекты и физико-химические процессы в атмосфере Земли.
В Институте физики Земли учёные провели анализ и расчёты последствий падений астероидов. Они пришли к выводу, что в некоторых случаях удары астероидов приходились на геологически напряжённые области. В результате высвобождалась сейсмическая энергия, что вызывало взрыв на порядок более мощный. В этом случае геологические слои ведут себя подобно закалённому стеклу, которое, как известно, может взорваться от слабого, но резкого удара.