Чтение онлайн

В земной атмосфере наших дней абсолютный уровень углекислоты наименьший за последние 500 млн лет. Во время Позднепермского кризиса содержание углекислоты в атмосфере возрастало до уровня, превышающего нынешний в 10 раз. И в последующие эпохи количество углекислоты поддерживалось на уровне, в три-пять раз превышающем современный уровень. В меньшем масштабе явления, описанные выше для Позднепермского и Позднетриасского кризисов, повторялись неоднократно. Последний подъем количества углекислоты, который привел к обескислороживанию океана и атмосферы, отмечен на границе Палеоцена около 54 млн лет тому назад. В настоящее время именно благодаря низкому уровню углекислоты в атмосфере непосредственной опасности нет. Однако вновь наметился рост содержания углекислоты в атмосфере (как принято считать, из-за технологической деятельности человека, хотя есть и возражения). Если такой рост продолжится еще 150–200 лет, то будет достигнута опасная черта, за которой начнут действовать нарушающие равновесие процессы, описанные выше в связи с Позднепермским и Позднетриасским кризисами. По последствиям для человечества и всего живого мира такой сценарий не менее катастрофичен, чем столкновение Земли с крупным космическом телом, опасность которого уже осознана. Мы видим, что пришло время задуматься об опасностях, исходящих от самой Земли. Это означает развитие геологических исследований в направлениях, которые можно считать наиболее существенными для прогнозирования катастрофы, вызванной повышенным вулканизмом. К ним можно отнести характеристику динамических процессов в расплавленной мантии и анализ последствий подвижек континентальных плит для состояния коры. Очевидную актуальность представляет также детальное изучение недавно открытых придонных “оазисов” — сообществ микроорганизмов, растений и животных, многие из которых ранее не были известны науке. Они формируются вблизи так называемых черных курильщиков — перманентно функционирующих источников термальных вод, газов и грязей. Основой этих сообществ являются хемотрофные микроорганизмы. В случае активизации вулканической деятельности, в том числе на океаническом дне, эти микроорганизмы могут распространиться значительно шире, инициируя цепочку ведущих к катастрофе событий, которые описаны выше. Возможно, именно предотвращение распространения производящих сульфид водорода придонных микроорганизмов явится наиболее доступным воздействием, способным остановить неблагоприятное развитие событий.

Выше мы обращали внимание на события, которые в большой степени зависят от активизации вулканизма, ведущего к увеличению выхода двуокиси углерода (С0 2) и метана в атмосферу. Однако, имея в виду общую тенденцию к похолоданию на протяжении последних 35 млн лет и низкий уровень CO 2в атмосфере, впору говорить о продолжающемся периоде пониженного вулканизма на Земле. Поэтому неудивительно, что некоторые исследователи предрекают не потепление, а наоборот, похолодание на планете. Они также обращают внимание на грядущий период пониженной солнечной активности. В сочетании с низким содержанием CO 2уменьшенный приток лучевой энергии приведет к похолоданию или даже вызовет оледенение Земли (McElroy, 1994; Perry and Hsu, 2000). Таким образом, требует дополнительного рассмотрения вопрос, следует ли стремиться понизить содержание CO 2в атмосфере с тем, чтобы помешать потеплению, или, наоборот, повышать его содержание для усиления парникового эффекта и предотвращения похолодания. Этот вопрос станет особенно актуальным, когда используемые как топливо ископаемые углеводороды, которые при сгорании образуют CO 2, будут исчерпаны. Следует надеяться, однако, что к тому времени технические возможности человечества будут достаточны для поддержания вокруг Земли сохраняющей тепло оболочки.

В геофизическом смысле Земля продолжает быть живой планетой (Кузнецов, 1992). Материковые плиты плавают на текучей вследствие внутреннего разогрева и высокого давления мантии, в составе которой, в основном, горные породы, которые иногда в виде лавы (магмы) вырываются наружу. При столкновении плит возникают новые горные массивы. Горообразование противодействует процессам выветривания. В отсутствие горообразования выветривание превратило бы материки в плоское дно Всемирного океана. Именно такой некоторые исследователи видят Землю в отдаленном будущем, когда радиоактивные изотопы, разогревающие недра Земли, будут исчерпаны, мантия затвердеет и движение материков прекратится. Но произойдет это через миллиарды лет.

Говоря об обеспечении благоприятных природных условий для долгого существования человечества, мы, в первую очередь, имеем в виду успешное отражение космических угроз. Самой актуальной остается опасность столкновения Земли с астероидом или кометой (Rabinowitz et al., 2000; Morrison, 2003; Bland, 2005).

Падение на Землю космических тел имело место несчетное количество раз в предыдущей истории и будет угрожать Земле в любой момент ее дальнейшего существования (Рис. 6). До определенного момента, а именно до события на границе K/T, приведшего к гибели динозавров, катастрофы, вызванные падением астероидов, следует считать полезными для нас, людей, т. к. они направляли эволюцию в то, возможно, единственное русло, которое вело ее к созданию разума (см. также Cockell and Bland, 2005). После того, как с гибелью динозавров млекопитающие, в частности приматы, окончательно утвердились и успешно развивались, любые катастрофы стали нежелательными, т. к. могли бы привести к исчезновению той единственной ветви, которая вела к разумным существам. На самом деле, падения крупных астероидов происходили и после катастрофы на границе K/T. Об этом подробнее говорилось выше.

Падение крупных космических тел в будущем представит угрозу непосредственно цивилизации людей. Жизнь большей части человечества полностью зависит от научно-технического прогресса, а труд высокоспециализирован. Похолодание, гарь от пожаров и другие изменения в атмосфере, прекращение снабжения энергией, гибель урожая и уничтожение запасов продовольствия, а также практически неизбежное радиоактивное загрязнение планеты вызовут среди оставшихся в живых людей голод и массовые заболевания, которые в создавшихся условиях невозможно будет лечить.

Обнадеживают два обстоятельства. Во-первых, человечество, наконец, осознало всю опасность столкновения Земли с крупным космическим телом. Во-вторых, уже технически доступен ряд способов борьбы с нацеленными на Землю астероидами и кометами. Эти способы могут оказаться недостаточными для защиты от тел диаметром более 1–2 км. Однако представляют опасность и менее крупные тела, встреча с которыми наиболее вероятна (Brown et al., 2002; Morrison, 2003). Напомним, что энергия взрыва даже не долетевшего до Земли “Тунгусского метеорита” (на самом деле, осколка кометы размером 70-100 м) была эквивалентна взрыву 12 млн тонн тротила. Произойди подобный взрыв над густонаселенным районом и, тем более, городом, могли погибнуть сотни тысяч людей. В наше время существует дополнительная опасность разрушения атомных реакторов, что уже грозит глобальными последствиями.

Помимо мощного пояса астероидов, находящегося между орбитами Марса и Юпитера (возможно, обломки развалившейся некогда планеты), существует также локальный пояс из, примерно, 1000 астероидов, располагающийся близко к Земле (т. е. они сопровождают Землю в ее движении вокруг Солнца). Столкновение с этими астероидами наиболее вероятно (Rabinowitz et al., 2000).

В настоящее время зарегистрированы более 1000 астероидов, орбиты которых пересекаются с орбитой Земли. К ним относится недавно обнаруженный астероид 2004/ED17, размер которого 500–700 м (масса около 1 млрд т). Его опасное сближение с Землей произойдет 4-го мая 2102 г. По предварительным расчетам вероятность столкновения 0.1 %. Это была бы катастрофа, эквивалентная последствиям взрыва всего ядерного оружия, накопленного на Земле. Астероид Апофис (диаметр 600 м) в следующий раз встретится с Землей 13 апреля 2029 г. Он либо врежется в Землю, либо станет ее спутником. Настораживающие прогнозы сделаны и относительно других проходивших вблизи Земли тел. Это астероиды Дионисий (диаметр 1 км), Тутатис (две глыбы диаметром 2 и 3 км), Торо (диаметр 7.6 км), астероиды группы Атон и др. Еще есть время для уточнения орбит этих тел и, если опасения подтвердятся, для принятия решения о необходимых мерах по предотвращению столкновения или смягчения его последствий.

Предложено много схем расположения несущих телескопы станций, как составляющих ближний эскорт Земли, так и удаленных на сотни миллионов километров, в том числе расположенных на других планетах и их спутниках. Естественно, для обработки информации, поступающей с многочисленных наблюдающих космос телескопов, необходимо использовать мощные вычислительные комплексы. После создания сети станций наблюдения и обрабатывающих информацию комплексов даже небольшие, но опасные для обитателей Земли тела (поперечником 70-100 м) будут обнаруживаться на расстояниях в сотни миллионов километров. Наиболее очевидным и радикальным средством защиты является термоядерный заряд, доставленный к летящему к Земле телу или даже внедренный в его толщу с тем, чтобы взрыв перевел тело на другую орбиту или разрушил его. При условии достаточной удаленности тела от Земли может быть использован один из мягких также широко обсуждавшихся методов, рассчитанных на длительное воздействие. Предлагалось закрепление на движущемся к Земле теле плазменного двигателя на атомной энергии, который может ускорить или замедлить движение тела, либо, создавая тягу перпендикулярно направлению движения, сместить его с орбиты. При достаточно длительной работе установки любое из этих действий не позволит телу встретиться с Землей. Можно также развернуть на теле “солнечный парус” — пластиковую пленку площадью в сотни квадратных километров, улавливающую движущееся от Солнца корпускулярное излучение (солнечный ветер). Еще один способ изменить движение тела — окрасить его в черный цвет с одной стороны. Будучи обращена к Солнцу, зачерненная сторона поглощает больше тепла и сильнее разогревается. Соответственно, на этой стороне усиливается испарение воды и углекислоты, а тело, благодаря отдаче, приобретает импульс в обратном току газов направлении. При заблаговременном обнаружении опасного для Земли тела низкая эффективность этих способов может быть компенсирована длительностью воздействия. Недавно был предложен бесконтактный способ отклонения астероида. С этой целью предлагается сблизить с потенциально опасным астероидом массивный корабль. Двигатели должны удерживать корабль от падения на астероид. Благодаря гравитационному взаимодействию астероид будет притягиваться к кораблю, постепенно меняя свою орбиту. Согласно расчетам, для того, чтобы обезопасить Землю от столкновения с астероидом поперечником 200 м, корабль массой 20 тонн должен удерживаться вблизи его поверхности около 20 лет (Lu and Love, 2005).

Однако ситуация может оказаться непредсказуемой. Даже астероид, двигавшийся по не внушавшей опасения орбите, может претерпеть столкновение с другим телом и перейти на орбиту, которая направит его к Земле. Несмотря на то, что расстояния между телами в поясе астероидов, в среднем, составляют сотни тысяч и миллионы километров, такие столкновения происходят, о чем свидетельствуют ударные кратеры, четко различимые на фотографиях крупных астероидов. В некоторых случаях соударения столь сильны, что столкнувшиеся тела раскалываются, образуя семейства (Michel et al., 2003; Nesvorny et al., 2002, 2006). Настораживают довольно часто появляющиеся сообщения об уже состоявшихся опасных сближениях Земли с не известными до того телами.

Эти же соображения относятся и к кометам. Огромное количество комет, исчисляемое многими миллиардами, находится на периферии Солнечной системы, образуя пояса, именуемые поясом Койпера и облаком Оорта. Претерпевая столкновения, кометы меняют орбиты и могут направиться во внутренние области Солнечной системы, в том числе и на сближение с Землей. Наиболее опасны массовые вторжения комет, вызванные сильными гравитационными возмущениями в кометных поясах. Эти возмущения могут быть вызваны ближайшими планетами Ураном и Плутоном, орбиты которых частично перекрываются с кометными поясами, а также воздействием ближайших звезд, которым нельзя пренебречь из-за большой удаленности кометных поясов от Солнца. Именно такое событие могло иметь место около 37 млн лет тому назад (Farley, 1998). Осадочные породы того времени обогащены гелием-3 космического происхождения. Усиленное выпадение космического материала, как пыли, так и крупных тел (обнаружены большие ударные кратеры, относящиеся к тому периоду), продолжалось около 2.5 млн лет. Относительно кратковременное “запыление” внутренней области Солнечной системы согласуется с гипотезой импульсного заполнения Солнечной системы материалом расположенных на периферии кометных поясов.

Внезапно изменившие орбиту астероиды и кометы представляют наибольшую опасность из-за возможности их неожиданного появления в окрестностях Земли. “Мягкие” способы, приводящие к постепенному уводу астероида от Земли, в таких случаях уже недостаточны, и хотя наиболее кардинальный способ — термоядерный взрыв — в этой ситуации (вблизи Земли) нежелателен, он может оказаться, по крайней мере в наше время, единственным воздействием, способным отвратить опасность при сближении с Землей крупного тела. В случае небольших тел может быть использован удар достаточно тяжелой ракетой-болванкой. Оценив массу тела и задавшись скоростью подлета ракеты, можно использовать закон сохранения импульса для расчета необходимой массы болванки. Так, если масса тела 1 млн тонн (поперечник около 100 м), а встреча ракеты с телом состоится за 30 дней до его падения на Землю, то достаточно придать телу боковую скорость 2–4 м/с, чтобы оно к концу срока отклонилось от Земли на несколько тысяч километров. Для этого при скорости подлета к телу, равной 20 км/с, масса ракеты (ракет) должна быть 150–200 тонн. Это вполне реально.