Как тысяча Хиросим. Сможем ли мы защититься от “астероида судного дня”?

15 мая крупный астероид 2009 JF1 пролетит мимо Земли на расстоянии 23 млн километров. Хотя до столкновения далеко, он считается потенциально опасным. Но что это значит? Бывают ли “астероиды судного дня”, способные уничтожить человечество? И есть ли план на случай их появления?

В "детстве" Землю (как и другие планеты Солнечной системы) постоянно бомбардировали астероиды и кометы. Этот период начался примерно 4,1 млрд лет назад и закончился через 400 млн лет. На память о нем у планет остались шрамы — как на лице остаются ямочки после подростковых угрей. Мы можем судить об их масштабе по кратерам на Марсе, Меркурии и Луне.

Этот период, как считают планетологи, был связан с миграциями планет-гигантов. Когда все орбиты планет стабилизировались, интенсивные бомбардировки прекратились. За последующие три миллиарда лет достаточно крупные небесные тела врезались в Землю лишь несколько раз.

Встречи с астероидами серьезно повлияли на историю нашей планеты. Есть даже гипотеза, что падение обломков могло растопить значительные объемы льда и послужить одной из причин завершения ледниковой эры. А это, в свою очередь, могло способствовать зарождению сложной многоклеточной жизни на Земле.

Но сегодня потомки ранних обитателей Земли вряд ли будут рады гостям из прошлого. Впрочем, преувеличивать угрозу тоже не стоит.

Армагеддон маловероятен

Главный вопрос: может ли залетный астероид погубить человечество? Точного ответа нет, но у нас есть пример крайне катастрофического сценария из далекого прошлого.

В конце мелового периода, примерно 65,5–66 млн лет назад, на Землю упал астероид диаметром около 10–15 километров. Важно и то, что он падал под очень опасным углом — около 60° к горизонту. В результате в атмосферу попало максимальное количество пыли. Она рассеялась по всей планете, что привело к наступлению подобия "ядерной зимы". При падении под углом в 15° количество выбросов было бы примерно в три раза меньше. А при вертикальном — в десять раз.

По расчетам геофизиков, удар вызвал гигантские волны высотой 50—100 метров, ушедшие далеко вглубь материков. Планету окутал огромный пылевой шлейф, который погрузил ее в полумрак — солнечные лучи не могли пробиться сквозь толщу пыли и копоти. В результате температура на континентах упала на 28 °C, а в океанах — на 11 °C. Целые виды животных (прежде всего гигантские динозавры и млекопитающие) погибли, а распространение остальных сильно замедлилось. Однако, как мы видим, жизнь на Земле все же сохранилась.

По словам Ричарда Бинцеля, профессора планетарных наук в Массачусетском технологическом институте, в космосе нет известных науке астероидов такого размера, которые бы угрожали Земле. По крайней мере, наука пока о таких не знает. Но, конечно, тела даже меньшего размера могут причинить огромный ущерб.

"И пролил дождем огонь и серу…"

В истории человечества уже случались события, которые современные исследования соотносят с падением крупных метеоритов. Историки предполагают, что отголосок такой катастрофы — это библейское описание гибели Содома и Гоморры. В 2021 году археологи на основе раскопок в Иордании, близ берега Мертвого моря, пришли к выводу, что тот самый легендарный город был уничтожен именно так.

Их внимание привлек очень толстый, полутораметровый слой, почти целиком состоящий из сгоревшей органики и пепла. Радиуглеродный анализ датирует его 1650 годом до н. э. В слое были найдены разбросанные фрагменты скелетов (часть из них обгорела). Но главное — слой пережил нагрев до 2–2,5 тыс. градусов (это очевидно по образцам расплавленного металла). Это абсолютно нетипичная картина для любых пожаров того времени, и больше походит на последствия… ядерного взрыва.

Очевидно, что в XVII веке до н. э. атомных испытаний еще не было (если не рассматривать всерьез версию с визитом инопланетян). Вулканических извержений такого масштаба поблизости тоже не было. Самое вероятное: над городом взорвался метеорит диаметром от 800 м до 1,5 км. Судя по размерам зоны поражения — полсотни километров — взрыв не мог быть слабее 12–23 мегатонн, а это тысяча Хиросим. Конкретную мощность оценить сложно, потому что воздействие взрыва на поверхность суши зависит от угла, под которым взрывная волна и излучение от вспышки достигли поверхности.

В Ветхом Завете о судьбе Содома и Гоморры написано так: "И пролил Господь на Содом и Гоморру дождем серу и огонь от Господа с неба, и ниспроверг города сии, и всю окрестность сию, и всех жителей городов сих". Далее говорится, что погибли и урожаи. Спасся только Лот, а жена его, оглянувшись, превратилась в соляной столб. Все это, по мнению авторов статьи, очень похоже на реальную картину взрыва. Световое излучение выглядит как огонь с неба и оставляет смертельные ожоги у всех, кто оказался в эпицентре. А соль, вероятно, попала на тела с Мертвого моря.

Если нечто подобное произошло 3,5 тыс. лет назад — значит, вероятность застать это событие в наше время уже не так низка. И вот еще одно пугающее предположение: что если таких событий было еще больше? Просто в эпоху существования Содома и Гоморры поселений было не так много, а письменные свидетельства таких катастроф могли до нас и не дойти (если они вообще были). В любом случае, уничтожение крупного города астероидом — вполне реальный риск.

Сначала отследить, потом действовать

Обнаружением опасных астероидов и комет, их изучением и оценкой рисков занимается несколько организаций. Одна из самых крупных — Координационное бюро планетарной защиты при NASA. Сейчас в его списке около 27 тыс. сближающихся с Землей астероидов, 2 224 из которых достаточно велики, чтобы считаться потенциально опасными. Но что значит "потенциально опасный"? Может быть, эти слова — только формальность, и беспокоиться не о чем?

"При оценке потенциальной угрозы учитываются два фактора: размер объекта и расстояние, причем даже не между астероидом и Землей, а между их орбитами, — говорит заведующая лабораторией компьютерного моделирования и машинного анализа астрономических данных ТомГУ Татьяна Галушина. — Когда мы наблюдаем за астероидом, мы видим его как точку. По сути, мы можем оценить астероиды только по их блеску. К потенциально опасным причисляются те, у которых абсолютная звездная величина не слабее двадцать второй".

Столкновения Земли с опасными космическими объектами не возникает, когда они движутся по одной траектории, но в разный момент времени. Однако орбиты постоянно меняются. Это связано со множеством факторов. Например, с тем, что форма астероидов не такая правильная, как у планеты. Большинство астероидов — это грязные "снежки" из щебня и льда, которые вращаются нестабильно. Это тоже влияет на траекторию полета — как и гравитация крупных небесных тел, которые оказываются на пути, и давление солнечного света.

Есть еще и случаи, когда угрозы возникают в поле зрения совершенно неожиданно. Например, 23 марта 1989 года астероид Асклепий пролетел на расстоянии всего в 684 тыс. км от Земли, что составляет два радиуса лунной орбиты. Фактически, он "опоздал" на встречу с нашей планетой всего на шесть часов. А обнаружили его всего на девять дней позже этого события. По расчетам ученых, в случае столкновения энергия от удара составила бы 600-мегатонн. Кстати, 23 марта астрономы с тех пор отмечают как День опасного сближения (Near Miss Day).

Методы предсказания постоянно улучшаются. Например, еще двадцать лет назад ученых беспокоил новооткрытый 270-метровый астероид Апофис. Вероятность его столкновения с Землей в 2029 году оценивалась сравнительно высоко (до 2,7%). Но уточненные расчеты понизили эти данные до долей процента. И хотя вероятность крупного столкновения в ближайшем будущем (в пределах 100 лет) невелика, почти наверняка оно произойдет рано или поздно. Не с одним, так с другим. Готовы ли мы к этому?

Взорвать, оттолкнуть или покрасить

Возможности во многом зависят от того, как скоро мы засечем опасный объект. Скажем, для уничтожения огромного объекта, который подошел к Земле уже достаточно близко, есть пока единственный вариант — взорвать его ядерной бомбой. Но сейчас такому проекту мешает договор о запрете использования ядерного оружия в космосе. Если же это будет принципиально разрешено, встанет вопрос о коллективной безопасности: ведь наличие ядерного оружия на орбите может создать больше рисков, чем даже астероид.

То же касается и плана, который предполагает использование мощных лазеров наземного базирования. С их помощью теоретически можно испарить космического пришельца, но разрешение на их использование изменит баланс сил. Ведь такой лазер можно применять и против спутников, и против ракет или челноков. А отразить луч или как-то защититься от него будет крайне трудно.

Более реалистичный вариант — постараться изменить орбиту астероида, чтобы отклонить его от курса. В 2021 году астрономы NASA сообщили, что может понадобиться от 5 до 10 лет подготовки, чтобы реализовать этот план. Впрочем, здесь тоже есть риск неудачи. Например, пять лет назад в рамках моделирования виртуальный астероид падал на американский город Денвер, а виртуальный корабль сталкивался с ним и менял его курс. Но стало только хуже: отклонение оказалось неначительным, и астероид "рухнул" уже не на Денвер, а на Нью-Йорк.

NASA впереди, Китай — нагоняет

Тем не менее, реальные испытания космического тарана уже проводятся. Первый вариант – использовать двигательную установку, которая собьет астероид с траектории — сейчас тестирует NASA. В ноябре 2021 года агентство запустило зонд к двойному астероиду Дидим-Диморф. Он обращается по орбите вокруг Солнца и пока не представляет угрозы для нашей планеты, хотя периодически и приближается к Земле.

Цель аппарата — на скорости 25 тыс. км/час врезаться в Диморф и немного подвинуть его. В результате на несколько минут сократится время, за которое он делает один оборот вокруг Дидима. Хотя отклонение будет не слишком значительным, этого будет достаточно для того, чтобы его смогли зафиксировать с помощью телескопов с Земли.

Еще один способ, который кажется довольно забавным на первый взгляд — просто разбить об астероид бочку с краской. В этом случае он также может изменить свою траекторию: если часть астероида обладает большей отражательной способностью (из-за цвета), то другая будет нагреваться больше. В результате начнут выделяться газы, которые сами по себе создадут реактивный момент и столкнут астероид с его траектории.

Краска должна использоваться максимально темной, потому что она имеет меньше отражательных способностей. Та сторона, которая покрашена темной краской, больше нагреется. Красить астероиды предполагается диоксидом титана (в белый цвет) или сажей (в черный).

Еще один перспективный путь — размещение вблизи астероида гравитационного тягача. "Гравитационный тягач представляет собой космический корабль, который зависнет сбоку от астероида, — рассказывает глава управления NASA по защите от космических объектов Линдли Джонсон. — Его естественная гравитация, действующая по принципу каната, будет медленно оттягивать астероид в сторону от траектории движения, угрожающей Земле".

Создание своей системы защиты занимается и Китай. В 2022 году Национальное космическое агентство объявило, что в ближайшие 3–4 года создаст комплексную систему оповещения об угрозах, а также опробует способы борьбы с ними. Конкретных методов специалисты пока не раскрыли. Но, судя по общим словам, они тоже будут связаны с выталкиванием астероида с орбиты.