Когда горы падают с небес

30 июня отмечается День астероида, призванный напомнить человечеству о необходимости совместных усилий по предотвращению столкновения Земли с астероидами. 

65 миллионов лет назад астероид длиной 10-15 километров, двигавшийся на скорости от 57 до 115 тысяч км/ч, врезался в Землю. В результате столкновения за считанные минуты образовался кратер диаметром 180 километров, земная поверхность расплавилась, и поднялись огромные горные хребты. Взрыв спровоцировал разрушительное мегацунами, а твердые обломки выпали на поверхность земли в виде огненного дождя. Пыль поднялась в атмосферу, и планета покрылась мраком на долгие недели, а может и месяцы. Падение астероида привело к мел-третичному вымиранию. На Земле погибло 75% от всех видов растений и животных, включая динозавров.

Астрономические и геологические находки свидетельствуют о том, что повторение подобных событий — лишь вопрос времени. Возможно, не завтра и не в ближайшие двести лет, но это обязательно произойдет. В этой связи некоторые астрономы опасаются, что человечество не прикладывает достаточных усилий для того, чтобы избежать грядущей катастрофы. День астероида («Asteroid Day»), отмечаемый 30 июня, — это международная информационная кампания, нацеленная на освещение проблем и угроз, нависших над планетой. В прошлом году ООН объявила День астероида международным. В этот день 700 мероприятий проходят в 190 странах мира, проводятся встречи с участием экспертов и ученых, за которыми можно наблюдать в прямом эфире. Телеканал Discovery Channel покажет серию тематических документальных фильмов, а также премьеру картины «Как выжить при падении астероида», в производстве которой принимали участие активисты информационной кампании.

Вот фрагмент выступления одного из популяризаторов дня астероида, астронавта НАСА, в прошлом участника программы Аполло, Расти Швайкарта (Rusty Schweickart) в эфире Discovery Channel: «Этой ночью на планету обрушились тысячи ударов. Ежедневно на Землю падает 100 тонн астероидов. Большая часть из них размером с зернышко или камушек, и только два-три тела размером с футбольный мяч. Самое опасное, что на нас может упасть более крупное тело, и тогда на Земле произойдут огромные разрушения. И это лишь вопрос времени».

Помимо угрозы падения огромных астероидов, способных уничтожить человечество, инициаторы компании предупреждают о реальной опасности, которую представляют и более скромные по объекты. Диаметр этих тел десятки и сотни метров, и они в больших количествах вращаются на ближайших к Земле орбитах. В результате столкновения с одним из таких объектов могут быть разрушены целые города или даже регионы.

Вот свежий пример. Метеорит диаметром 17 метров, упавший в Челябинске 15 февраля 2013 года, спровоцировал взрыв по мощности в 35 раз превосходящий бомбу, сброшенную на Хиросиму. Этот обломок, обнаруженный учеными только после входа в атмосферу Земли, превратился в настоящий огненный снаряд. К счастью, этот объект состоял из не очень плотного вещества, поэтому болид взорвался в воздухе и не причинил серьезных разрушений на земле. Однако взрывом было повреждено 7200 зданий в шести городах, 1 500 человек получили ранения. В основном ранения получили люди, которые стояли в момент взрыва у окна, чтобы получше рассмотреть происходящее.

В начале прошлого века более крупный объект стал причиной еще больших разрушений. Речь идет о Тунгусском метеорите. 30 июня 1908 года объект, диаметром по разным данным от 30 до 50 метров, уничтожил в общей сложности 2 тысячи квадратных километров сибирской тайги, или 80 миллионов деревьев. Теперь эта дата отмечается как День астероида. Взрыв мощностью в 1000 бомб, сброшенных на Хиросиму, произошел над пустынной территорией. Но каковы были бы последствия, упади астероид в густонаселенном районе?

К счастью, космические агентства в состоянии разработать технологии по изменению траектории движения объектов такого размера, а у астрономов есть инструменты, необходимые для своевременного обнаружения угрозы. Однако ученые нуждаются в широкой поддержке общества и адекватном финансировании.

«В отличие от землетрясений, цунами или ураганов столкновение с астероидом относится к разряду бедствий, которые можно предотвратить», — говорит один из популяризаторов Дня астероида астрофизик Хаким Олусейи (Hakeem Oluseyi). «При соответствующей подготовке можно предсказать будущие столкновения».

К сожалению, проблематика столкновения с астероидами не входит в приоритетные задачи ни одной серьезной организации. В декабре 2016 года члены Европейского космического агентства (ЕКА) не одобрили финансирование миссии «Asteroid Impact Mission» (AIM)«, предполагавшей создание в сотрудничестве с НАСА программы испытания технологии по изменению траектории астероидов. Предпочтение было отдано миссии по исследованию Марса «ЭкзоМарс». Ежедневно астрономы обнаруживают новые космические обломки вблизи Земли, но темпы обнаружения очень низкие.

Если есть очевидные свидетельства разрушительной силы астероидов и разрабатываются технологии, позволяющие в будущем предотвратить столкновения, почему же эта проблема не воспринимается серьезно?

Дебби Льюис (Debbie Lewis), эксперт по чрезвычайным ситуациям и угрозам, популяризатор Дня астероида, считает, что основная причина в том, что у этих событий обычно не бывает очевидцев. «Мы все знаем, что такое торнадо, наводнения, ураганы или землетрясения, потому что эти события случаются в жизни каждого». С ней соглашается и Швайкарт, который считает, что «не каждый человек в своей жизни может стать свидетелем падения большого астероида». Если нет свидетелей, то и самого явления как бы не существует.

Большие телескопы убеждают нас в обратном. Невооруженным глазом на поверхности Луны можно увидеть следы падения астероидов за последние 4 миллиарда лет. На Земле такие следы скрыты в результате движения тектонических плит. В 2009 году астрономы стали свидетелями мощного столкновения кометы «Шумейкеров — Ле́ви 9» с планетой Юпитер. В результате столкновения на турбулентной поверхности планеты на несколько недель образовалось пятно, превосходящее по размерам Землю. А что же на Земле? В период с 1994 по 2013 год в земной атмосфере были обнаружены 556 болидов, а также вспышки и огненные шары, образовавшиеся в результате падения астероидов размером от одного до 20 метров.

Но что же происходит за пределами Земли? Считается, что ученые обнаружили лишь сотую часть от всех астероидов Солнечной системы (к счастью, это 90 процентов самых крупных астероидов). К тому же, большая часть находится на большом удалении — в поясе Койпера или дальше, а также в поясе астероидов, большом скоплении обломков между орбитами Марса и гигантского Юпитера. Эти обломки не представляют серьезной угрозы для нашей планеты.

Но ситуация может измениться, если эти астероиды или кометы под действием солнечной гравитации приблизятся менее чем на 1.3 астрономической единицы (а.е.) к Земле (а.е. — это расстояние от Солнца до нашей планеты). Такие объекты входят в категорию «Объекты, сближающиеся с Землей» (ОСЗ). Тела, достигающие 150 метров в длину и приблизившиеся к Земле на расстояние менее 7,5 миллионов километров (для сравнения, минимальное расстояние от Земли до Марса составляет 53 миллиона километров), считаются потенциально опасными объектами (ПОО). В среднем, только 4% ОСЗ являются потенциально опасными объектами.

На всякий случай, астрономы постоянно находятся в поиске светящихся объектов на небе, которые могут оказаться астроидами или кометами, направляющимися к Земле. Благодаря этой работе, осуществляемой многочисленными обсерваториями на земле и в космосе, среди которых «De Cam Neo Survey», «NEOWISE», а также «Catalina Sky Survey», только в 2015 году были открыты 1 500 ОСЗ. Но этого может быть недостаточно.

«Тысячи астрономов проводят наблюдения каждую ночь», — рассказывает Швайкарт. «Но нам нужно больше оборудования для того, чтобы предсказать опасное столкновение, а для этого нам необходимо установить местоположение около 10 миллионов объектов». Сколько же осталось найти? В данный момент учеными локализовано около 16 300 ОСЗ.

В связи с этим, организаторы Дня Астероида составили «декларацию 100Х», в которой говорится о необходимости достичь стократного увеличения числа локализованных астероидов. Астрофизик Хаким Олусейи (Hakeem Oluseyi) считает, что в данный момент существует три способа достичь этого: с помощью оптических телескопов, радиотелескопов и космических инфракрасных телескопов.

В свою очередь, Белый дом в 2016 объявил своей целью довести процент открытых астероидов размером свыше 140 метров до 90%. Согласно докладу, посвященному стратегии национальной подготовки к ударам ОЗС, на данный момент открыто 28% тел. «Мощность взрыва при столкновении данных объектов с Землей эквивалентна 60 мегатоннам, что превосходит по объему энергию, высвобожденную при испытании самой мощной атомной бомбы, когда-либо испытанной на Земле (Царь-бомба мощностью 50 мегатонн)». Такое столкновение может привести к локальным разрушениям.

Согласно данным Лаборатории реактивного движения («Jet Propulsion Laboratory» или JPL), помимо объектов размером в несколько сот метров, еще не обнаружены около 10 миллионов тел диаметром более 20 метров, а также около 300 000 длиной более 40 метров. Такие объекты способны уничтожить целые города.

Степень опасности (могут столкнуться с поверхностью, могут нанести ущерб, могут привести к разрушениям) — это важная характеристика в оценке астероидов. Обычно, когда открывают новый ОЗС, об этом объекте почти ничего не известно, и только по прошествии нескольких месяцев или даже лет наблюдений ученые начинают определять его характеристики. Только таким образом можно узнать его размер, форму, массу, химический состав, точную орбиту и возможный угол столкновения. Все эти факторы очень важны для предсказания траектории объекта и возможных угроз.

Из объяснений Расти Швайкарта и высказываний эксперта Дона Йеманса (Don Yeomans) следует: «Чтобы защитить планету от столкновения с астероидами, нужно всего три вещи: быстро их обнаружить, быстро их обнаружить и быстро их обнаружить».

Как рассказал ABC Майкл Куперс (Michael Küppers), научный сотрудник Европейского космического агентства (ЕКА), участник проекта AIM, «необходим запас в 10-15 лет, чтобы успеть изменить траекторию астероида, хотя это и зависит от множества факторов». Поэтому очень важно заранее обнаружить эти объекты, чтобы в будущем иметь возможность посылать миссии для изменения их траекторий. Куперс также признал, что есть опасность проникновения объектов из-за границ Солнечной системы. Астероид может пройти вблизи Солнца и остаться незамеченным. Такому объекту может понадобиться всего несколько месяцев, чтобы достигнуть Земли, и будет очень сложно избежать столкновения с ним.

Сейчас существует несколько теоретических технологий по изменению траектории движения астероидов. Гравитационный аттрактор — способ, при котором большой космический корабль использует свои двигатели и собственную гравитацию для постепенного изменения курса астероида. Кинетический таран — управляемое столкновение на большой скорости космических кораблей с астероидом, которое приводит к смещению траектории обломка. Лазерная абляция — использование световых импульсов для воздействия на поверхность астероида, в результате чего образуются струи пара и частицы, способные изменить орбиту тела. В качестве крайней меры рассматривается возможность использования ядерного заряда. Это единственный способ разрушить или отклонить большой объект, но в результате может образоваться множество мелких осколков, а также не будет возможности затормозить крупные фрагменты.

Каждый год в атмосфере сгорает один астероид размером с автомобиль, превращаясь в огненный шар. Один раз в 100-1000 лет на Землю падает объект размером с футбольное поле, способный уничтожить целый город. С периодичностью в несколько тысяч лет прилетает астероид способный уничтожить территорию среднего государства. Именно такой астероид упал в Юго-Восточной Азии 700 тысяч лет назад. Приблизительно раз в 10 миллионов лет происходит столкновение с объектом в несколько километров длиной. Если бы такой астероид упал прямо сейчас, он мог бы уничтожить все человечество или привести к многомиллионным жертвам.

Такие явления происходят очень редко, поэтому в данный момент не зарегистрировано ни одной смерти в связи с падением метеорита. По сравнению с этими космическими обломками загрязнение окружающей среды, вредные излучения или автомобильное движение являются более ощутимыми угрозами. Однако, это реальная угроза, предупреждают нас популяризаторы Дня астероида.

«Я считаю, крайне важно, чтобы люди поняли, какое значение это имеет для каждого из нас, а не только для политиков, ученых, инженеров или людей, занятых в этом проекте», — говорит кинорежиссер Грег Рихтер (Greg Richter), один из участников кампании День астероида. «Мы должны это сделать ради нашей планеты и ради нашего вида». Для этого, по его мнению, нужно привлечь широкое общественное внимание к этому вопросу. Экономические затраты на данный проект не превысят суммы, выделяемые на другие научные проекты.

«Для меня это как автомобильная страховка. Многие люди водят машину и допускают, что рано или поздно они попадут в аварию», — сказал в заключение Швайкарт. «Мы не хотим об этом беспокоиться, мы хотим заплатить за страховку. (…) Сейчас нам необходима страховка, чтобы иметь возможность находить и менять траектории этих объектов. В будущем, когда наступит такой момент, мы сможем спасти человеческие жизни. Вот и все. Мы можем подключить к этой деятельности всю планету, если люди обратят внимание на данную тему. Я надеюсь, что благодаря Дню астероида люди смогут получить достаточно информации, и помогут своим политическим лидерам принять правильные решения».

Как и в случае с другими глобальными вызовами, такими как климатические изменения или бедность, решение проблемы столкновения с большим астероидом — это, возможно, еще один шанс доказать, что человечество может объединить усилия во имя благосостояния будущих поколений. В качестве альтернативы можно скрестить пальцы и помолиться, чтобы эта катастрофа не случилась, пока существует наша цивилизация.