Популярная наука

Человечеству с момента его появления на Земле всё время угрожают различные стихийные явления, как возникающие на самой планете, так и появляющиеся извне. В этой статье поговорим о тех, которыми нам грозит космос: ближний и дальний.
В ближнем космосе (в межпланетном пространстве Солнечной системы) помимо девяти планет (рука не поднимается выбросить Плутон из их состава, тем более, что в научном мире есть мнение, что ему следует вернуть статус планеты) присутствует ещё множество других космических тел. Большей частью это метеорные тела, астероиды и кометы.
Метеорные тела (метеоро́иды) – это различные твёрдые тела, носящиеся в космосе: от массивных глыб до мелких песчинок. Те, что падают на планеты, называются метеоритами (те, что летят и сгорают в атмосфере, именуются метеорами; более крупные из них, оставляющие при полёте в атмосфере яркий светящийся след – болиды).
Если планета имеет атмосферу, то метеориты, летящие с космическими скоростями, а значит, имеющие огромную кинетическую энергию, в результате трения раскаляются и сгорают (полностью или частично). Те, что достигают поверхности планеты, при ударе взрываются, образуя кратеры. У Луны и Меркурия отсутствует газовая оболочка (атмосфера), поэтому их поверхности изборождены многочисленными кратерами самых разных размеров. На Земле тоже выявлено примерно 160 ярко-выраженных кратеров. Большой опасности метеорные тела для земной цивилизации не представляют, чего не скажешь об их больших собратьях – астероидах.
На планеты, в том числе, разумеется, и на Землю, непрерывно падают многие миллионы тонн космической пыли и метеоритного вещества (от 5 до 30 млн. тонн в год). Таким образом, наша планета медленно, но верно наращивает свою массу. Правда и теряет тоже – из верхних слоёв атмосферы постепенно улетучиваются молекулы газов, главным образом при увлечении («сдувании») их Солнечным ветром. Оседающая на планеты тонкая фракция образована либо в пределах нашей Солнечной системы (в результате столкновений астероидов и метеороидов), либо является пришельцем из дальнего космоса, из межзвёздного пространства.

Теперь о кометах. Кометами называют космические тела газового либо каменно-газового происхождения. На расстоянии, меньшем, чем 5 астрономических единиц (астрономическая единица – среднее расстояние от Земли до Солнца, равная 150 млн. км.) от Солнца кометы становятся видимыми: их ледяные ядра нагреваются, выделяя огромный шлейф газа и пыли – хвост кометы (отсюда, кстати, и название – греческое слово «kometes» означает «хвостатый», «волосатый»). «Хвост» может достигать в длину сотни километров. В кометном конгломерате обычно преобладают газы: соотношение пыли к газам примерно 1:3. Каждая «косматая» имеет ко́му – туманную, газово-пылевую оболочку. Именно давление солнечного ветра на ко́му вытягивает кометный «хвост».
Часто комета имеет два отдельных шлейфа – газовый и пылевой. Плотность этих «хвостов» невысока, и вещество настолько разрежено, что почти прозрачно. Доступны же нашему наблюдению эти дымчатые следы лишь благодаря подсветке солнечными лучами (молекулы газа ионизируются, а пылинки преломляют и рассеивают свет).
Размеры комет разня́тся: их ядра могут достигать в поперечнике нескольких километров и соответственно иметь кому диаметром до 100 тысяч километров. Например, достаточно хорошо изученная комета Галлея имеет ядро неправильной формы и размерами 7,5 на 14 км. Состав ядра – смесь льда (обычная вода плюс углекислота и метан) и пылевых частиц. Но имеются данные о кометных ядрах размерами до 100 км. Такие кометы-гиганты, конечно же, могут представлять для землян большую опасность – тем более учитывая их огромную скорость (до 70 км/секунду).
Численность комет в Солнечной системе колоссальна – ученые называют цифру во многие миллионы тел. Считается, что кометы образуются либо в результате вулканических выбросов с планет в межпланетное пространство, либо формируются в гигантском газово-пылевом облаке (Облаке Оорта) на границах Солнечной системы. Облако названо так в честь голландского астронома XX века Яна Хендрика Оорта. Оорт в 1950 году выдвинул гипотезу о происхождении комет из массивного облака сферической формы. Правда, он полагал, что подобный объект располагается очень далеко от границ нашей Солнечной системы – от 10 тысяч до 150 тысяч астрономических единиц (а.е.) от Солнца. Но спустя всего год американский астроном и космолог Джерард Койпер высказал своё, отличное от оортовского, предположение о существовании за планетой Нептун (то есть в диапазоне 35–50 а.е. от Солнца) пояса планетоидов. В дальнейшем его предположения начали подтверждаться, и теперь многие астрономы разделяют ту точку зрения, согласно которой кометы, имеющие долгопериодические и гиперболические орбиты, зарождаются в Поясе Койпера.

Что же представляет собой Пояс Койпера? Начнём объяснение с того, что укажем, где он находится. Его можно найти за орбитой планеты Нептун. Он напоминает Пояс астероидов между Марсом и Юпитером, потому что состоит из остатков от формирования Солнечной системы. Но по размером он чуть ли не на два порядка крупнее пояса Астероидов. Если бы не влияние Нептуна, осколки пояса Койпера могли бы слиться и сформировать ещё несколько планет.

А что представляет собой облако Оорта? Облако Оорта - сферическое формирование, заполненное ледяными объектами, Имеющее в настоящее время только теоретическое обоснование. Находится оно на расстоянии порядка 100000 а.е. от Солнца. Как и пояс Койпера, это хранилище транснептуновых объектов, только гораздо больших масштабов. Существование облака впервые предположил Эрнест Опик, считавший. что кометы могут прилетать из области на краю Солнечной системы. В 1950 году Ян Оорт сумел объяснить принципы поведения комет, появляющихся с большой периодичностью (в десятки лет). Таким образом, облако Оорта, по его предположению, - диффузное кометное облако, которое располагается за поясом Койпера

Теперь об астероидах (малых планетах). Это довольно крупные (но значительно меньше планет) космические тела, имеющие каменное или железокаменное строение. Поперечник их может достигать от одного до нескольких сот километров. Впрочем, диаметр многих из них не превышает двух-трёх сотен метров. Всего в Солнечной системе их насчитывается свыше 40 тысяч. Но это лишь те, что доступны наблюдению. По некоторым подсчетам их может быть более 100 тысяч.
Среди астероидов есть такие, которые несут потенциальную угрозу земной цивилизации – их орбиты пересекаются с орбитой Земли, что делает вероятным их столкновение с нашей планетой. Их выделили в отдельную группу под названием Аполло. Поначалу было выявлено три десятка подобных тел диаметром от 1 до 8 км. Такие астероиды относятся к III классу и представляют значительную опасность для Земли. А есть еще астероиды-гиганты I и II класса. Впоследствии список угрожающих нам астероидов все время пополнялся.

В конце прошлого века в США была запущена программа «Космический щит» («Spaceguard»), нацеленная на изучение и детальное описание крупных астероидов поперечником более километра. Когда программа была завершена, и подготовлен доклад «Отчёт о космической безопасности», в нём говорилось о выявлении около тысячи подобных тел, могущих представлять опасность для земной жизни. Ныне программа продолжена – теперь астрономы пытаются обнаружить астероиды диаметром от сотни метров. На сегодня выявлено ещё более трёх тысяч опасных тел. Если падение астероида-гиганта на планету способно уничтожить земную цивилизацию и нанести колоссальный ущерб биосфере в целом, то тела поменьше при своём столкновении с Землей приведут к региональной катастрофе – разрушения коснутся обширных территорий площадью в десятки и сотни километров.

Ученые смоделировали последствия столкновения Земли с крупным астероидом. После удара в атмосферу поднимутся огромные массы пыли, которая распределится по всей воздушной оболочке Земли и плотно закроет земную поверхность от живительных солнечных лучей. В результате погибнет вся растительность, жизнедеятельность которой основана на процессах фотосинтеза – переработки углекислого газа в кислород и органическое вещество при обязательном условии поглощения фотонов лучистой энергии, поступающих от Солнца. Далее гибнет фауна, в том числе люди – просто от голода. Выживут лишь те микроорганизмы (так называемые миксотрофы), питание которых основано на хемосинтезе – переработке неорганических веществ в органические. Впрочем, по результатам недавних экспериментов ученых, удалось доказать, что и некоторые фототрофы (организмы, которым необходим свет) тоже выживут – за счет миксотрофов. Где-то через полгода атмосфера вновь начнет пропускать солнечную радиацию. Этого времени хватит, чтобы выжить некоторым фототрофам – бактериям и растениям. Ну, в общем, биосфера Земли будет состоять из микроорганизмов и примитивных растений. Все высокоорганизованные формы жизни вымрут.
В связи с этим возникают два главных вопроса: можно ли будет разрушить астероид-убийцу или отклонить его курс? И если все-таки он прорвётся к Земле, смогут ли люди – пусть избранные счастливчики – на время скрывшиеся в неких подземных бункерах (а также, возможно, на космических станциях, выведенных на геостационарные орбиты), чтобы переждать катаклизм и его ближайшие последствия, выжить в дальнейшем, когда тучи рассеются, и Солнце вновь согреет Землю? На второй вопрос однозначного ответа нет. Что касается первого, то уже сейчас строятся определенные планы по созданию систем обезвреживания астероидов-убийц.
Решений два: разрушение объекта и отклонение траектории его полета. Выдвигались предложения по доставке на астероид ядерных зарядов, чтобы взорвать его и расколоть, таким образом, на более мелкие части и осколки. Этот путь не столь приемлем, как попытка изменить курс небесного тела. Дело в том, что невозможно спрогнозировать, во-первых, действенность самих подрывных зарядов, а во-вторых, возможные траектории разлетевшихся обломков.
Чтобы изменить курс угрожающего Земле астероида, необходимо подорвать ядерные заряды рядом с ним. Правда, и это не даёт гарантии успеха. Крупные астероиды движутся с огромной скоростью – порою до 40 (а иногда и более) км/секунду. Послать к нему ракеты с ядерными боеголовками – всё равно, что произвести выстрел вхолостую, настолько велика кинетическая энергия такого астероида.
Был предложен ряд альтернативных решений. Одно из них: перекраска астероида в целях изменения светоотражения и теплоотдачи, что должно привести к изменению курса его полета. На том же принципе базируется метод обёртывания астероида в особую высокоотражающую пленку. Другое решение основывается на использовании аппаратов с ядерными двигателями, которые пристыкуются к «космическому хищнику» и отведут его на другую орбиту. В общем, способов обезвреживания «небесного убийцы» предлагается много, а вот гарантий эффективности пока нет.

Итак, крупное космическое тело, направляющееся к Земле, имеет много шансов упасть на неё, вызвав планетарную катастрофу со всеми вытекающими отсюда последствиями.

К таковым относятся и тектонические подвижки. То есть удар астероида или кометы спровоцирует извержение множества вулканов. К тем мегатоннам пыли и тучам дыма и копоти, которые вызовет удар и взрыв, добавятся новые – от вулканической деятельности. То, что поднимется в нижние и средние слои атмосферы, рассеется и осядет на поверхность планеты примерно через полгода-год. Но частицы пыли и пепла, попавшие в верхние слои земной атмосферы, которые не менее эффективно создадут непроницаемый для солнечного излучения экран, продержатся дольше: пять – шесть лет. Таковы расчёты, проведённые в рамках моделирования «ядерной зимы» – последствий глобального ядерного катаклизма. Эта модель весьма приближена к сценарию постастероидного мира – к модели «астероидной зимы».

К тому же следует учитывать чрезвычайно низкие значения температуры (на десятки градусов ниже обычных), которые установятся в приповерхностных областях – ландшафтах и нижнем слое атмосферы, в которых и протекает жизнедеятельность человечества и биосферы в целом. Впрочем, есть прогнозы, что в последующие годы температура наоборот значительно повысится. Это будет вызвано парниковым эффектом. При землетрясениях и извержении вулканов высвобождаются значительные запасы метана (в том числе донные залежи – при моретрясениях). Метан попадает в атмосферу, воспламеняется от молний. В результате возникает мировой пожар. Атмосфера переполняется углекислым газом (двуокисью углерода), который и вызывает глобальный парниковый эффект, превращая наш мир в парилку. Вначале (в течение полгода) страшные холода, затем (на длительный срок) ужасающая жара.

Еще один безрадостный аспект: гарь и копоть, поднявшиеся в верхние слои атмосферы, войдут в химические реакции с озоном, вызовут его распад и превращение в другие соединения. В результате в значительной степени пострадает озоновый экран, защищающий нас от жёсткого космического излучения. Радиация будет свободно проникать вплоть до поверхности планеты, убивая – сразу или постепенно – всё живое.

Чтобы выжить в подобной катастрофе, людям необходимо спланировать целый ряд мер, а для этого решить множество трудных проблем. К ним относятся следующие:

- Насколько прочными (то есть тектонически устойчивыми) будут подземные бункеры для укрытия людей? Есть ли необходимость сооружать их исключительно в скальных основаниях, и на какой, кстати, глубине?

- Хватит ли запасов пищи, и каковы условия ее хранения?

- Где разместить образцы флоры и фауны – семена растений и здоровых половозрелых особей животных – для попытки последующего заселения ими планеты?

- Смогут ли спасшиеся люди поддерживать в течение длительного времени условия содержания и кормления этих организмов? Другими словами – возможно ли будет построить ещё и «ковчеги» для братьев наших меньших?

- Если удастся переждать «астероидную зиму» в течение нескольких лет, вы́ходить животных и не дать засохнуть или сгнить семенам и спорам растений, то при выходе на поверхность возможно ли будет вновь населить Землю – животными, растениями, людьми?

Речь идёт о том, что экосистемы планеты, существовавшие миллионы лет практически неизменными (со всеми своими пригодными для жизни параметрами – почвенно-грунтовыми, климатическими, трофическими), в результате подобной катастрофы будут необратимо нарушены. Сможет ли биосфера Земли вновь воссоздаться? И за какой срок?

Дело в том, что все организмы без исключения могут существовать и размножаться лишь при определенных экологических условиях – физико-химических, геологических и биологических. А главное, они успешно осуществляют свою жизнедеятельность лишь в тесной связи с другими элементами экосистемы. То есть биогеоценозы – это взаимосвязанные комплексы, где каждое звено (будь то микроорганизм или высшее животное) играет определенную роль и таким образом представляет огромную важность для функционирования всей системы. Как вновь связать многие виды сохраненных человеком животных и растений в единые природные комплексы – экосистемы? Положиться на врожденную мудрость самих существ? На их генетическую память?
Такие экосистемы, созданные природой при участии человека (агробиоценозы, антропогенные ландшафты), нужны хотя бы для того, чтобы вновь рожь с пшеницей заколосились, да зацвели сады, а окрестности бы огласило мычание коров и блеяние овец. Чтобы с голоду опять же не помереть, ведь дикая природа будет к тому времени уничтожена. Одним словом, вопросов тут больше, чем ответов.

Одним из основных кандидатов на роль космического агрессора прочат крупный астероид Апо́фис (размеры 300–350 метров, масса 100–250 млн. тонн, по другим данным – 50 млн. тонн). Впервые он попал в поле зрения американских ученых из аризонской обсерватории Китт-Пик в 2004 году и поначалу именовался 2004 MN4. Спустя год его назвали 99942 Апофис. Исходя из наблюдений, астрономы вычислили, что он пройдет близко к Земле в 2029, 2036 и 2069 годах. В апреле 2029-го Апофис пройдет на минимальном расстоянии, равном 37 тысячам километров (орбита геостационарных спутников Земли). Во время любого из этих сближений орбита Апофиса может измениться таким образом, что он подпадет под влияние гравитационного поля Земли и, будучи притянут, упадёт на нашу планету. Вероятность столкновения поначалу оценили в 1:45000, затем её существенно понизили – до 1:250000. то есть вероятность падения Апофиса на Землю пока ничтожна! Но жизнь, как мы знаем, часто опровергает любые расчеты – даже математические. В любом случае падение тяжеленного мегабулыжника вызовет чудовищный взрыв (в пересчёте - порядка пятисот мегатонн тротила). Даже название у него не случайное: у древних египтян Апоп, или Апеп (древними греками переделано в Апофис) был богом хаоса и разрушений, точнее – огромным драконом, олицетворяющим мрак и зло, извечным врагом бога солнца Ра.
Возможная траектория его падения пролегает от нашей Сибири до Центральноамериканского региона. Если астероид 99942 врежется в твердь, высота выброса достигнет пятидесяти километров, а диаметр кратера – 6 км. Если же рухнет в Тихий или Атлантический океан, то цунами высотой под двести метров смоют множество прибрежных населенных пунктов (гигантские волны обрушатся на территории многих стран и проникнут вглубь на расстояние до 300 км.). Хотя биосферу порядком потрясет, но, скорее всего, она выдержит. Последствий типа «астероидной зимы» не будет. В конце концов, на протяжении всей геологической истории живые организмы и к жестоким холодам приноравливались, и к небывалой жаре приспосабливались. Потопы же, ураганы и цунами, как и извержения вулканов, – явления временные. Но подготовиться всё равно нужно. Как говорится: «На Бога надейся, а сам не плошай!».

Всё, о чём было написано выше, является предположениями и прогнозами. Но в Солнечной системе происходили и реальные масштабные события подобного рода. Расскажем о последнем и наиболее известном из них.

В 1990-х годах астрономам удалось не только спрогнозировать падение кометы на крупную планету, но и зафиксировать это событие с помощью космического аппарата. Речь идёт о столкновении кометы Шумейкеров-Леви с Юпитером.

Комету открыли в 1993 году. Первооткрывателями стали супруги Шумейкер и Дэвид Леви. Анализ показал, что за год до этого объект приблизился на опасную дистанцию к верхнему слою газового гиганта, вследствие чего произошло его дробление. Поэтому фактически астрономы открыли уже не комету, а летящее в пространстве скопление из 21 осколка. В отличие от многих других комет, объект Шумейкеров - Леви вращался вокруг Юпитера. а не прибыл внезапно из межзвёздного пространства. Это позволило исследователям провести детальные наблюдения и точно определить время падения.

Комета Шумейкеров - Леви часто упоминалась, как комета «Жемчужной нити». Известна она своим внушительным видом и, главное, столкновением с Юпитером. Повторимся, первичное одиночное ядро кометы было разорвано на части мощнейшим гравитационным полем газового гиганта во время близкого пролёта кометы к его поверхности в 1992 году. Как цельное космическое тело астрономы комету никогда не наблюдали. Её осколки видны на фотографии, сделанном космическим телескопом Хаббл и действительно напоминают жемчужины на нити. В июле 1994 года эти фрагменты кометы столкнулись с Юпитером. Осколки упали на его поверхность в период с 16 по 22 июля 1994 года на скорости в 64 км/с. Это привело к формированию колебаний большой амплитуды в облаках газового гиганта.

Вспышки и возмущения в наружной оболочке Юпитера удалось рассмотреть вблизи благодаря европейскому космическому кораблю "Галилео". На тот момент он находился на удалении в 1,6 а.е. от газового гиганта. в местах падения обломков на поверхности сформировались "шрамы" в виде тёмных участков, которые продержались несколько месяцев. если учесть суммарный охват площади от всех осколков, то она по размерам превзойдёт известный шторм "Большое Красное Пятно", длина которого в два раза больше диаметра Земли.

Падение кометы вызвало яркое свечение на полюсах Юпитера. столкновение каждого фрагмента сопровождалось мощным взрывом и яркой вспышкой. Учёные полагают, что столкновение даже с одним таким осколком для нашей планеты могло закончиться катастрофой.

Юпитер иногда называют защитником Земли, её ангелом - хранителем. Весьма вероятно, что с глубокой древности он не раз заслонял Землю от комет и крупных астероидов, принимая удар на себя.
В пользу этой теории говорит и ещё одно событие 1909 года, когда в Юпитер врезался ещё один космический объект. Был зафиксирован не сам момент падения, а сформировавшееся после него тёмное пятно. Анализ показал, что изначально объект (возможно, астероид)имел размер 200 - 500 метров и выделил при падении энергию, эквивалентную термоядерному взрыву в 5 млрд. тонн (в тротиловом эквиваленте.)

Иногда, размышляя обо всём этом, удивляюсь, как же так получается, что существо, которое неизвестно от кого и за какие заслуги получило в подарок разум, зная о том, что в любой момент может быть уничтожено внешними воздействиями, само постоянно занимается уничтожением себе подобных. Это нонсенс, объяснить который можно только тем, что главным стимулом совершаемых человеком дел является эгоизм, от которого человечество никак не может избавиться с тех пор, как вышло из Дикого Леса.