Чудеса и катастрофы Вселенной - Галина Железняк

Примечательно и то, что осознание реальности угрозы космических столкновений совпало со временем, когда уровень развития науки и техники уже позволяет ставить на повестку дня и решать задачу защиты Земли от астероидно-кометной опасности. А это означает, что нет безысходности для земной цивилизации перед угрозой из космоса или, иными словами, у нас есть шанс защитить себя от столкновения с опасными космическими объектами. Сможем ли мы им воспользоваться — это зависит не только от ученых, но и от политиков.

Есть еще одна задача, связанная с будущим человечества. Астероиды все чаще рассматриваются как потенциальные источники металла и другого минерального сырья (Fe, Ni, Mg, Al, Si, H20, N, С, О и др.) в околоземном космическом пространстве. Значительная часть астероидов содержит летучие вещества (водород, азот, углерод) в концентрациях в 100 раз более высоких, чем лунное вещество. Как показывают данные радарных наблюдений, среди астероидов имеются объекты чисто металлические. Сихотэ-Алинский метеорит является косвенным тому подтверждением. Вещество поверхности астероидов может быть использовано также для термоядерной энергетики, например добычи термоядерного горючего гелий-3. Примерно пятая часть астероидов энергетически более достижима для космических аппаратов, чем Луна.

Совершенно очевидно, что без развития науки и получения новых научных знаний невозможно решать глобальные проблемы выживания человечества. И одна из наиболее фундаментальных наук — астрономия дает возможность сохранить цивилизацию в Солнечной системе и обеспечить ее существование сырьевыми ресурсами. Астероидная опасность стоит в ряду важнейших глобальных проблем, которые неизбежно придется решать человечеству объединенными усилиями различных стран. Согласно некоторым оценкам, вблизи Земли пролегают орбиты от пятисот до тысячи астероидов, имеющих больше километра в диаметре, т. е. способных стать причиной глобальной катастрофы.

Пока же, несмотря на тщательные исследования малых планет, нам известно об астероидах (и их родственниках — кометах) очень мало. Недавно ученые сделали сенсационное открытие. Большинство астероидов, имеющих более километра в диаметре, скорее всего, не монолитны, а состоят из нескольких кусков! Такая «пористая» структура внушает надежду на относительную безопасность их падения на Землю.

К изучению природы малых планет подключаются искусственные спутники. Один из них установил, что, например, астероид Эрос по форме напоминает лодку с узким носом, широкой кормой и глубоким кратером на вогнутой палубе. Несмотря на романтическое имя, «свидание» Эроса с Землей может закончиться плачевно. Подсчитано, что существует пятипроцентная вероятность катастрофического столкновения астероида с Землей, правда, в ближайший миллион лет! Мы можем доверять исследователям, которые профессионально занимаются проблемой астероидной опасности. Некоторые из них, например Д. Йоманс, эксперт Лаборатории реактивного движения (США), считает: «В предстоящее столетие ни один из известных астероидов не будет представлять угрозы для Земли».

В Солнечной системе существует еще один тип астероидов, способных приближаться к орбите Земли. Речь идет об астероидах, орбиты которых целиком лежат в пределах земной орбиты. Их часто именуют Х-астероидами. Подобные малые тела трудно обнаружить, поскольку они могут наблюдаться только в утреннее или вечернее время. К ним относят все астероиды, орбиты которых в настоящую эпоху сближаются с орбитой Земли до расстояний, меньших или равных 0,05 а. е. и абсолютная звездная величина которых не превышает 22,0 (см. табл. 2).

Принадлежность астероида к типу Аполлона или Атона не означает, что орбита астероида обязательно пересекает орбиту Земли. В большинстве случаев пересечение имеет место только в проекции на плоскость эклиптики, в пространстве орбиты лишь скрещиваются. Реальное пересечение двух орбит возможно тогда, когда орбита Земли проходит через один или оба узла орбиты тела на эклиптике. Если при этом Земля и тело оказываются на своих орбитах одновременно в непосредственной близости к узлу, то происходит столкновение.

Из главного пояса астероидов объекты могут под воздействием сил возмущения выхватываться и видоизменять свои пути. Так из неопасных и далеких объектов рождаются астероиды, способные к угрожающим столкновениям с Землей.

РЕЗОНАНС С ЮПИТЕРОМ

Особое влияние на поведение тел в главном поясе астероидов оказывают резонансные соотношения между движениями астероидов и Юпитера. В области между 2,1–3,3 а. е. им соответствуют люки — более или менее обширные пространства, где малые планеты совсем отсутствуют или плотность их распределения гораздо ниже. Вблизи этого резонанса эксцентриситеты орбит астероидов систематически увеличиваются, вследствие чего астероиды приобретают возможность сближаться с внутренними планетами и выпадать на Солнце.

Как было показано Уисдомом (Wisdom, 1982, 1983) при исследовании резонанса с Юпитером, астероиды, попадающие в зону хаоса, испытывают нерегулярные колебания эксцентриситета, амплитуда которых может достигать 0,4 на характерных временах от нескольких десятков до нескольких сот тысяч лет. В результате из-за уменьшения перигельного расстояния в периоды, когда эксцентриситет находится в окрестности максимальных значений, астероид приобретает возможность пересекать орбиту Марса. Под влиянием возмущений, испытываемых астероидом при сближениях с Марсом, он может перемещаться из одной зоны хаоса в другую. В итоге астероид приобретает возможность сближаться с Землей, Венерой и даже выпадать на Солнце, если его перигельное расстояние оказывается меньше радиуса последнего.

Значительные возмущения в движении малых планет связаны также с резонансными соотношениями между скоростями движения перигелиев и узлов их орбит и скоростями движения перигелиев и узлов орбит возмущающих планет. Это так называемые вековые резонансы. Вековые резонансы также причастны к перебросу вещества из пояса астероидов в область внутренних планет.

Среднее время, которое требуется для превращения астероида на квазикруговой орбите в астероид, пересекающий орбиту Земли, составляет всего около 0,5 млн лет. В 80 % случаев развитие событий заканчивается выпадением астероида на Солнце, в 12 % случаев — выбросом астероида на гиперболическую орбиту в результате сближения с планетами, в особенности с Юпитером, и только примерно в 1 % случаев — столкновением с Землей.

Вековой резонанс является наиболее активным поставщиком астероидного материала в зону внутренних планет. Следующим по эффективности является резонанс 3/1 (2,52 а. е.), затем резонанс 5/2 (2,82 а. е.). Помимо перечисленных наиболее мощных резонансов в поясе астероидов присутствует множество других резонансов, оказывающих менее существенное, но заметное влияние на движение тел.

БЛИЖАЙШЕЕ БУДУЩЕЕ

Мы уже говорили, что в 2014 г. Землю может поразить довольно большой астероид. Он в 10 раз меньше того, который предположительно стал причиной гибели динозавров 65 млн лет назад, но вполне может уничтожить все живое на одном из континентов. Астероид, который потенциально может разрушить, по крайней мере, один из континентов, если его путь пересечется с земной орбитой, получил кодовое обозначение 2003 QQ 47.

Ученые университетов Стрэтчклайда и Глазго начали компьютерное моделирование изменения траекторий движения астероидов, движущихся по направлению к Земле.

С предупреждением о потенциальной опасности столкновения выступило Государственное агентство Великобритании по изучению ближнего космоса в сентябре 2004 г. В сообщении сказано, что американские астрономы отследили траекторию астероида Апофис диаметром 390 метров, который может поразить Землю. С этого момента траекторию астероида взяли под наблюдение. Он и сам по себе представляет немалый интерес, если учесть очень высокую скорость движения (около 35 км/с). В египетской мифологии Апофис (Апоп) — дух зла и разрушения, демон, стремящийся погрузить мир в вечную тьму. Подходящее имя, считают астрономы, для угрозы, мчащейся к Земле из космоса.

По оценке НАСА, от столкновения Земли с Апофисом, которое с небольшой вероятностью может произойти в 2036 г., выделится в 100 тысяч раз больше энергии, чем при ядерном взрыве в Хиросиме. Под непосредственное действие ударной волны попадут тысячи квадратных километров, а на остальную Землю будет воздействовать пыль, выброшенная в атмосферу.

Может показаться, что 20 лет, остающиеся до вероятного столкновения, — большой срок. Но на конференции, состоявшейся в 2005 г., президент Spaceguard Foundation Андреа Карузи заявил, что правительства должны принять решение сейчас, чтобы дать ученым время подготовиться к смягчению удара. Астероиду Апофис присвоено четыре балла по 10-балльной шкале Торино, по которой измеряется угроза со стороны объектов, сближающихся с Землей. Десять баллов означает неминуемое столкновение, способное вызвать глобальную катастрофу. В случае с Апофисом это самый высокий балл, присвоенный астероиду за всю историю их изучения. Вероятность его столкновения с Землей — 1:37. Но в среде ученых разразились споры по поводу трагического сценария.