Станислав Зигуненко
Угроза из космоса. Метеориты в истории человечества

Есть ли польза от спутников-шпионов?

Чтобы понять, откуда нам может грозить наибольшая опасность, а также для сбора информации о притоке метеорного вещества на Землю был создан ряд специальных станций наблюдения или болидных сетей в США, Канаде и Европе.

Однако в настоящее время болидная сеть осталась только в Европе, поскольку американцы посчитали эту затею практически бесполезной. И вот почему. Первоначально предполагалось, что оптическая регистрация болидов поможет в поиске упавших тел. Однако, по данным, поступившим с этих сетей, были найдены лишь три небольших метеорита (Пршибрам в Чехии в 1959 г., Лост-Сити в США в 1971 г. и Иннисфри в Канаде в 1978 г.). Позже наблюдались еще два болида, после которых также были найдены метеориты: Пикскилл, пролет которого был заснят на любительские видеокамеры (1992 г.), и Сент-Роберт (1994 г.).

Вот, собственно, и весь урожай. А потому большинство исследователей ныне в основном полагаются на добровольную помощь случайных свидетелей падения небесных тел, а также на наблюдения с помощью искусственных спутников Земли.

В особенности полезными в таких случаях оказались бывшие спутники-шпионы, первоначально предназначавшиеся для того, чтобы отслеживать по вспышкам запуски баллистических ракет. Установленная на них инфракрасная и оптическая аппаратура неоднократно регистрировала яркие вспышки в атмосфере Земли, вызванные суперболидами. Относительно большое число таких высокоорбитальных спутников позволяет контролировать большую часть земной поверхности и вести непрерывное наблюдение, независимо от погодных условий, за всей Землей. (Для сравнения следует отметить, что Европейская болидная сеть охватывает только 0,3 % земной поверхности.)

Инфракрасные датчики спутников регистрируют около 30 ярких вспышек в год. Поначалу, правда, не обходилось без путаницы: какие вспышки вызываются болидами, а какие – испытаниями в атмосфере ядерного оружия и ракет. Но вскоре эксперты научились хорошо отличать одно от другого, и лишней тревоги никто не поднимает.

Стань очевидцем

И все же неоценимую помощь в сборе информации о болидах играют очевидцы. Рассказ человека, своими глазами видевшего нечто, дает много больше, чем сухой отчет со спутника. Так, скажем большую часть данных о болиде, упавшем 9 октября 1997 года в районе г. Эль-Пасо (штат Техас, США), дали все-таки многочисленные очевидцы, а не спутники. Полет болида был также заснят любительскими видеокамерами и позволил по свежим следам отыскать несколько осколков этого небесного тела.

Еще одно событие, вызвавшее большой интерес астрономов, произошло 9 декабря 1997 года. Над огромной ледяной пустыней – Гренландией – ночью (05 ч 50 мин местного времени) пронесся довольно яркий болид. Однако поскольку Гренландия, особенно зимней ночью, почти безлюдна, то очевидцев оказалось немного – капитаны и матросы рыболовецких траулеров и люди, живущие на побережье. А потому и узнать удалось куда меньше.

Информация о таких крупных событиях имеет большую научную ценность, поэтому ее начинают сейчас собирать по всему миру. Существуют планы по организации сети наблюдений за суперболидами, главная цель которой состоит в том, чтобы с помощью добровольцев обеспечить тщательное изучение больших событий, происходящих во всех районах земного шара.

Вот вам несколько практических рекомендаций, что делать в том случае, если вы стали свидетелем подобного события. Прежде всего, стоит немного возгордиться собой. Оказывается, несмотря на то, что ежедневно в атмосфере Земли пролетает около сотни ярких болидов, увидеть его падение вблизи – очень редкая удача. Так как никому не известно, когда и где пролетит яркий болид или упадет метеорит, то не существует никакой специальной службы по их наблюдению. И главная надежда специалистов, занимающихся изучением метеоритов, на получение информации от населения.

Именно поэтому Комитет по метеоритам Российской академии наук просит каждого, кто увидит летящий яркий болид, станет свидетелем падения метеорита или найдет ранее упавший метеорит, сообщить об этом по адресу: 117975, г. Москва, ул. Косыгина, д. 19. Комитет по метеоритам РАН.

Причем специалисты предупреждают: не надо специально наблюдать яркие болиды, не надо стараться искать метеориты. Вероятность успеха и в том, и в другом случае очень близка к нулю. Надо просто знать, что сведения, полученные от вас, могут оказаться очень важными, ценными для науки.

Особенно большое научное значение имеют исследования только что упавших метеоритов. Так что без добровольной и бескорыстной помощи любителей астрономии и случайных наблюдателей метеоритная наука может попросту остановиться.

Итак, что и как сообщать об увиденных вами метеоритах и ярких болидах.

1. Прежде всего, укажите свою фамилию, имя, отчество и точный адрес (с почтовым индексом), чтобы с вами можно было связаться на предмет получения дополнительной информации, если в том возникнет необходимость.

2. Место наблюдения: область, город, поселок или деревня.

3. Дата наблюдения (год, месяц, число и время наблюдения – местное (или московское), час, минута (или хотя бы: утро, вечер, ночь).

4. Положение болида на небосводе. Укажите, где (в какой стороне горизонта) вы видели начало и конец полета болида. Например: «Начало полета на северо-востоке, конец полета на юго-востоке».

Обязательно напишите, как летел болид – справа налево или слева направо. Хорошо, если вы сможете указать, на какой угловой высоте были начало и конец полета болида, или хотя бы обозначить приблизительно: низко над горизонтом, в средней части неба или высоко над головой (высоко над горизонтом). Любители астрономии могут с помощью компаса дать более точные сведения: азимуты (геодезические от севера через восток) и угловые высоты начала и конца полета болида.

5. Как вам показалось, болид летел быстро, средне или медленно? Укажите (приблизительно), сколько секунд продолжался его полет. Обычно полет болида длится не более 15–20 сек, чаще 5—10 сек или еще меньше.

6. Укажите блеск болида в сравнении с яркими звездами, Луной или Солнцем. Слепил ли болид глаза или на него было легко смотреть.

7. Был дымный или светлый след после полета болида.

8. Укажите размер диска болида в сравнении с диском Луны или Солнца. Равен им, несколько меньше или больше (больше почти никогда не бывает).

Найти каменный или железный метеорит и, особенно, стать свидетелем его совсем близкого падения – это очень редкое событие для каждого человека. Но если вам в руки попал необычный камень и вы предполагаете, что это метеорит, отколите от него (или отпилите ножовкой) кусочек весом 50—500 граммов и пришлите в Комитет по метеоритам простой бандеролью, остальное сохраните.

Многолетний опыт показывает, что из ста присланных образцов, настоящими метеоритами оказываются один или два. Но проверять обязательно надо. Только специалисты могут точно определить природу образца.

Сообщите основные данные о себе (адрес, фамилия, имя, отчество), когда и где найден образец, его общий вес и сколько таких образцов найдено.

Запись по классам

И в заключение первой части – ободряющая информация. Хотя случаи падения небесных тел можно перечислять тысячами, ученые с удивлением отмечают, что достоверных случаев смерти людей от удара метеоритом не отмечено ни одного за все время цивилизации.

Подобная статистика, конечно, должна ободрить агентов страховых компаний – значит, они смело могут выписывать полисы на возмещение ущерба хозяйству или компенсацию в случае смерти или ранения его владельца – подобные инциденты исключительно редки.

Однако астрономы выяснили, что наша сравнительно небольшая планета непрерывно вздрагивает от обрушивающихся на нее космических ударов. Ежегодно на Землю падает от 30 до 100 тонн мелких метеоритов и космической пыли. Если учесть, что процесс этот начался сразу после образования Солнечной системы – 6–8 млрд лет тому назад, то старушка Земля должна была не только изрядно потяжелеть с возрастом, но и сплошь покрыться шрамами кратеров, как это произошло, например, с нашей ближайшей соседкой – Луной.

Большая часть «небесных камней», правда, относится к космическим объектам I класса. То есть таким, которые имеют размеры не более 10 м в диаметре. Невзирая на то что они влетают в атмосферу ежечасно, большая часть их без следа сгорает, а остатки самых крупных метеоритов достигают поверхности планеты лишь раз в несколько лет, не причиняя заметного вреда.

Объекты II класса – диаметром от 10 до 100 м – посещают нашу планету значительно реже: самые мелкие – раз в десятилетие, самые крупные – однажды в несколько столетий. К этому классу относился, по всей вероятности, и Тунгусский метеорит. Несмотря на все разговоры об «ужасной катастрофе», последствия его падения довольно скромны – даже кратера не осталось.

III класс – это 300 тыс. малых тел от 100 до 1000 м в поперечнике, которые падают на Землю примерно раз в 5000 лет.

Как правило, они достигают поверхности в целости и взрываются с силой, эквивалентной энергии сотен, а то и тысяч ядерных бомб, образуя обширные кратеры диаметром 1–2 км и более.

И наконец, объектов IV класса (диаметром более 1 км) зарегистрировано более 2000 штук. Это полноценные астероиды. Приблизительно раз в 0,5–1 млн лет такая громадина плюхается на нашу планету с такой силой, что может уничтожить большинство живой материи на Земле.

Так говорит теория. Однако для того, чтобы получить подтверждение, что время от времени на нашу Землю падают не только мелкие метеориты, но и огромные астероиды, надо было найти хотя бы одну астроблему – «звездную рану»; именно так называют исследователи кратеры, остающиеся после падения небесного тела на поверхность той или иной планеты. И вот что дали такие поиски.

Часть вторая
Вселенские бомбардировщики

Почти каждому из нас приходилось хотя бы раз в жизни наблюдать в ночном небе сверкающий след от падающего метеорита. Тем не менее люди спокойно спят по ночам, а по утрам снова принимаются за повседневные хлопоты, не желая думать, что каждый день для них может стать последним. Между тем на нашу планету со всех сторон из космоса несутся тысячи метеоритов, комет и более крупных «небесных камней». Они ежедневно пересекают орбиту Земли, а падение километрового астероида равносильно термоядерной войне…

Пока статистика работает на нас. И все-таки, пока еще есть время, давайте попробуем разобраться, насколько велика опасность. Есть ли у нас возможность предпринять что-либо для своего спасения или, прихватив белую простыню, надо уж немедленно отправляться на кладбище?..

Проблемы с астроблемами

Исчезнувшее железо

Начнем мы этот рассказ опять-таки несколько издалека. Побываем в Аризоне, где некогда был обнаружен один из первых на Земле астероидных кратеров. С ним связана вот какая любопытная история…

Переселенцы из Европы, попавшие на Дикий Запад в конце XIX века, были поражены, обнаружив у местных индейцев большое количество чистого железа. Откуда оно у племен, не знавших металлургии? «С неба», – последовал лаконичный ответ.

Ученые, к которым попали образцы «небесного железа», подтвердили первоначальную догадку: металл оказался метеоритного происхождения. Вскоре была обнаружена и достаточно обширная впадина, в окрестностях которой находили обломки метеорита. Она находилась неподалеку от ущелья с соответствующим названием – Каньон-Дьябло, или Каньон Дьявола.

В 1905 году кратером диаметром в 1200 м и глубиной в 180 м заинтересовался инженер и предприниматель Даниэль Барринджер. Он решил, что после удара гигантский метеорит зарылся в землю, да так там и лежит. Мысль о нескольких миллионах тонн чистого железа с включениями мелких алмазов и платины, выявленных при анализе осколков, не давала покоя инженеру-дельцу Наконец, он принял чисто американское решение: купил участок земли с кратером и организовал компанию по добыче из него полезных ископаемых.

Однако несмотря на многочисленные шурфы, скважины, даже шахты, никакого железа обнаружить не удалось. Вы, наверное, уже догадались почему. Аризонский астероид от удара о нашу твердую планету попросту испарился.

«Как показывают расчеты, – говорит сотрудник Института физики Земли Борис Иванов, – тело при ударе начинает испаряться, если его скорость достигает 5 километров в секунду. Наблюдения астрономов показывают, что скорости метеоритов в окрестностях Земли составляют от 10 до 70 километров в секунду. Мелкие метеориты, конечно, сгорают в атмосфере. Более крупные сгореть не успевают, но тормозятся о воздух, поэтому их находят на поверхности планеты. Только самые крупные небесные тела типа Аризонского астероида могут прорваться к поверхности, не потеряв своей космической скорости. И… испаряются, ударившись о нее».

Железа, таким образом, в метеоритном кратере не найдешь. Так, быть может, тогда и вообще не стоит искать метеоритные следы? Ведь произошедшие некогда катастрофы нам уже не страшны. Зачем же тогда ежегодно для поисков и обследования астроблем снаряжаются специальные экспедиции?

«Попробую ответить на этот вопрос на примере одной из экспедиций, в которой мне самому довелось принимать участие, – продолжал Иванов. – Янис Ярви – в переводе "Заячье озеро" расположено в Карелии, неподалеку от поселка Вяртсиля. По данным геологов, на месте этого озера примерно 700 миллионов лет назад упал гигантский метеорит, образовав кратер диаметром около 120 километров. Затем, 40 миллионов лет назад, ледник, двигавшийся из Скандинавии на юго-восток, прошел через кратер и, словно исполинский бульдозер, снял слой горных пород толщиной в полкилометра. Конечно, при этом был стерт и кратер. Теперь здесь только озеро с островами посредине.

Однако даже неискушенному взгляду очевидна разница между горными породами, слагающими берега озера, и его островами. На берегах – светло-серые сланцевые скалы, а на островах – темно-коричневая порода, будто обожженная в гигантской печи. Это тот же сланец, что и на берегу, только подвергшийся обработке мощной ударной волной, которая прокатилась по земной коре в момент соударения. Интересно, какое при этом развилось давление? Чтобы получить нужные сведения, я беру геологический молоток и откалываю кусок породы. Дома, в лаборатории института, мы воспроизведем в маленьком образце при помощи взрывчатки ударную волну заданной интенсивности и сравним полученные результаты…»

Удар и… кратер

На сегодняшний день на Земле открыто порядка 150 ударных кратеров, причем каждый год к ним прибавляется несколько новых. Возраст ударных кратеров на Земле различен – от нескольких тысяч до почти двух миллиардов лет. Большинство ударных кратеров имеют возраст менее 200 млн лет, хотя, глядя на Луну, можно предположить, что на протяжении последних 3 млрд лет кратеры образуются примерно с одной и той же частотой.

Принято считать, что 70 % всех метеоритов падают в океан. Однако обнаружено их на морском дне пока что немного – все их, пожалуй, можно пересчитать по пальцам.

Поскольку крупные астероиды падают на Землю, к счастью, нечасто и ударяются они о земную поверхность со средней скоростью около 25 км/с (что вдвое больше, чем у современных ракет), то большое значение в изучении этого процесса имеет компьютерное моделирование.

Так вот оно показало, что тело массой более 1000 т проходит через атмосферу практически беспрепятственно. Если же масса тела меньше 100 т, то в атмосфере его скорость уменьшается примерно наполовину. Однако при столь высокой скорости даже небольшие метеориты еще имеют значительную кинетическую энергию, которая затем переходит в тепло и ударную волну деформаций. При этом давление, возникающее в момент удара метеорита о земную поверхность, может достигать 100 ГПа (в миллион раз больше атмосферного), а температура – нескольких тысяч градусов.

Эти характеристики зависят от скорости метеорита в момент удара, а также от состава метеорита и поверхности Земли в месте его падения. Самые маленькие, медленно летящие метеориты при ударе о земную поверхность просто разлетаются на куски. При ударе более крупных метеоритов могут развиться такие давление и температура, что небесное тело и часть пород на поверхности плавятся и даже испаряются. Поэтому, если крупный метеорит не разрушился на более мелкие обломки при прохождении через атмосферу, его фрагменты вблизи ударного кратера чаще всего отыскать не удается. Что мы и имеем на практике в случае того же кратера Барринджера.

Простые и сложные

Кстати, известны две формы ударных кратеров – простая и сложная. Так вот кратер Барринджера являет собой классический пример простой формы. Подобно другим простым кратерам, он выглядит как чаша с приподнятыми краями. Его поперечник – 1200 м, глубина 170 м.

Ниже его видимого дна находится линза брекчированных, т. е. разломанных и перемешанных пород. Брекчиевая линза содержит часть пород, преобразованных под воздействием высокого давления и высокой температуры, т. е. в результате ударного метаморфизма.

Дно линзы находится на 380 м ниже вершины вала кратера (вдвое глубже, чем видимое дно). Породы, окружающие линзу, также раздроблены и обнаруживают последствия ударного метаморфизма, но они сдвинуты незначительно и мало изменили ориентацию. Эти породы образуют истинные борта кратера.

Телом, создавшим кратер Барринджера, как уже говорилось, был железный метеорит, диаметр которого оценивается в 60 м, а масса в 1 000 000 т. Метеорит имел скорость около 15 км/с.

Передача огромного количества энергии породам мишени и приводит к образованию кратера. Большая часть энергии уходит на возбуждение полусферических ударных волн, которые распространяются через породы. Ударная волна сжимает и сдвигает их вниз, а также в стороны от места удара со скоростью порядка нескольких километров в секунду.

За ударной волной возникает волна разгрузки, или разрежения, в которой происходит разгрузка пород мишени от сжатия. Волна разрежения, подобно ударной волне, сдвигает породы вниз точно под местом удара. За пределами этой области волна разрежения создает более сложную картину воздействий. Волна разрежения настигает частицы породы, которые под действием ударной волны начали двигаться вниз и в стороны. Взаимодействуя с ними, волна разрежения заставляет их, по крайней мере частично, двигаться вверх и наружу.

В результате часть материала выбрасывается из центра образующегося кратера. Выброс материала из центра в сочетании с направленным вниз движением в центре создает временную полость, выстланную трещиноватыми породами. Почти так же быстро, как образуется полость, трещиноватая порода коллапсирует внутрь. Обрушившиеся стенки образуют брекчиевую линзу, которая частично заполняет возникший простой кратер.

Размер, которого может достичь кратер, оставаясь простым, зависит от того, какие породы находятся в месте удара. Известно, что максимальный размер связан с прочностью породы, однако другие факторы, определяющие максимальный диаметр простых кратеров, еще плохо изучены. Тем не менее известно, что простые кратеры могут достигать в диаметре 2 км, если в месте удара находились осадочные породы, и 4 км, если там были кристаллические породы.

Ударные кратеры диаметром более 4 км обнаруживают черты, характерные для сложных кратеров. Ширина таких кратеров может быть в 100 раз больше, чем глубина. Сложные кратеры имеют в центре некий пик, окруженный кольцевой впадиной и трещиноватым валом.

Вначале образование сложного кратера идет примерно так же, как простого. Во время роста временной полости, однако, часть пород в центре отскакивает вверх. В результате такой отдачи дно временной полости приподнимается, образуя центральную структуру. Подъем в центре сложного кратера достигает одной десятой его конечного диаметра. Например, подъем в кратере Маникуаган в провинции Квебек (Канада), имеющем в поперечнике 100 км, равен 10 км.

Образование сложного кратера напоминает падение капли на водную поверхность. Если сфотографировать поверхность воды сразу после того, как по ней ударяет капля, можно увидеть, что в центре области удара вода поднимается вверх, тогда как дальше от центра образуется круговая рябь, «украшенная» разлетающимися в стороны брызгами. Однако если поверхность воды через некоторое время становится гладкой, то породы, расплавленные во время удара, в некоторый момент застывают и «отпечаток» удара сохраняется.

Идентифицировать ударный кратер только по структуре зачастую очень сложно. Большинство опознанных ударных кратеров подверглись эрозии и стали нечеткими круговыми структурами на поверхности. Лишь самые молодые из них сохранили какое-то подобие своей первоначальной формы. Но и в таких случаях остается вероятность, что структура, напоминающая по виду ударный кратер, на самом деле возникла в результате вулканической деятельности или других геологических процессов. Более того, поскольку брекчированные породы находят и в местах, не являющихся ударными кратерами, они не могут рассматриваться как доказательство падения небесного тела в данном месте.

Поэтому даже в наши дни можно встретить научные статьи, в которых подвергается сомнению ударное происхождение какого-то конкретного кратера сложного типа. Это касается прежде всего самых крупных и самых старых структур, таких как Сэдбэри в Канаде или Вредефорт в Южной Африке, первоначальный диаметр которых оценивается в 150–200 км и которые сильно изменились за последние 2 млрд лет.

Тем не менее исследователи старательно ищут и изучают «звездные раны» на поверхности Земли. Причем движет ими не только научное любопытство. Скажем, поверхностные слои на территории бывшего СССР разведаны геологами достаточно хорошо. Теперь их интересует, что лежит в глубинах планеты. Эту информацию и могут дать метеоритные кратеры. Во-первых, при соударении они выбрасывают из глубины на поверхность любопытные образцы. Во-вторых, давления при этом развиваются примерно такие же, как и в недрах планеты, а значит, можно получить представление о происходящих внутри процессах.

Кроме того, метеоритные кратеры представляют интерес и для планетологов. Ученые предполагают, что метеориты могли сыграть решающую роль в истории Солнечной системы как нагреватели планетарных тел. Ведь почти вся энергия при соударении переводится в тепло. И когда примерно около 4 млрд лет назад на поверхность только что родившихся планет в изобилии сыпался метеоритный «мусор», оставшийся после окончания строительства планетарной системы, интенсивность бомбардировки могла оказаться достаточной, чтобы этот источник тепла мог конкурировать с разогревом планет за счет радиоактивного распада элементов внутри них.