Зачем нужна геология - Дуг МакДугалл

Однако отклонение астероида посредством изменения его траектории кажется более перспективным решением. Изучались разные варианты, включая взрыв на поверхности тела или в космосе рядом с ним, которые придают объекту кратковременный импульс, меняя орбиту, но не разрушают его. В принципе простое столкновение космического аппарата (или нескольких аппаратов) с астероидом даст тот же результат — хотя это сработает только для небольших объектов. Даже крупный космический корабль не окажет никакого воздействия на астероид размером с тот, что образовал кратер Чикшулуб и привел к вымиранию динозавров — это космический эквивалент мухи, врезавшейся в ветровое стекло автомобиля. По этой причине гораздо привлекательнее выглядит использование какой-нибудь слабой, но долговременной силы. К астероиду можно прикрепить какую-нибудь двигательную установку или покрыть поверхность материалом, который будет поглощать или отражать солнечный свет, используя в качестве движущей силы солнечную энергию. Схема привлекает своей простотой, однако ситуация осложняется тем, что все известные околоземные объекты быстро вращаются. Чтобы толкать астероид в конкретном направлении, закрепленную двигательную установку придется периодически включать и выключать по мере вращения объекта. Влияние покрытия поверхности пришлось бы рассчитывать крайне тщательно — нужно знать, когда различные части поверхности будут оказываться на солнце и в тени.

Когда люди впервые обратились к проблеме предотвращения столкновения с астероидом, предполагалось, что эти тела будут напоминать упавшие на Землю метеориты: сплошные каменные или металлические объекты. Эта идея подкреплялась кажущимся сходством между обычными типами метеоритов и астероидов. Однако недавние наблюдения показывают, что даже при сходном минеральном составе разница может быть существенной: многие астероиды представляют собой не отдельные твердые глыбы, а слабо связанные «груды камней». Многие из них оказались парными объектами. И то, и другое усложняет задачу по отклонению потенциально опасной космической угрозы. Становится ясно, что требуется детально знать физические свойства объекта.

Осознание этого факта привело к повышению важности изучения астероидов во всем мире. В результате мы уже добились потрясающих достижений — двух успешных посадок на околоземные объекты. Первая попытка относится к 1996 году, когда НАСА запустило миссию к астероиду Эрос, который был открыт европейскими астрономами еще в 1898 году и с тех пор активно изучался наземными наблюдателями. Насколько сложны такие проекты, иллюстрирует допустимый размер окна запуска: орбита астероида такова, что существовало всего 12 подходящих дней, и в каждом для успешного запуска годилась всего примерно одна минута. Однако после нескольких проблем, заставивших инженеров понервничать, 12 февраля 2001 года межпланетная станция NEAR Shoemaker[27] благополучно произвела посадку на Эросе.

Рисунок 8. Два изображения Эроса. Левая часть составлена из снимков, сделанных космическим аппаратом НАСА NEAR Shoemaker 30 ноября 2000 года, когда он был на орбите вокруг астероида. Показанный размер малой планеты составляет примерно 34 километра. Справа — один из последних снимков аппарата, сделанных 12 февраля 2001 года с высоты 250 метров, когда аппарат спускался на поверхность. Охват примерно 13 метров. (Фото любезно предоставлены НАСА и Лабораторией ракетного движения).

Эрос — небольшой вытянутый объект размером 34 километра в длину, который совершает оборот вокруг своей оси каждые пять часов. Целый год перед посадкой аппарат был искусственным спутником Эроса, проводя измерения и фотографируя его испещренную кратерами и усеянную валунами поверхность (рисунок 8). Эрос относится к плотным каменным астероидам, и посадка космического аппарата на его поверхность прошла идеально. Ученые и инженеры на Земле были в полном восторге: посадка была бонусом, изначально не включенным в план миссии. Посадочный модуль посылал сигналы с поверхности астероида в течение двух недель.

Вторую миссию на астероид отправило Японское агентство аэрокосмических исследований. Космический аппарат «Хаябуса» (по-японски «сокол») имел еще более амбициозную задачу — вернуться на Землю с веществом астероида. Хотя «Хаябуса» по пути столкнулся с различными техническими проблемами, он успешно приземлился (ненадолго) на маленьком вытянутом астероиде Итокава (около полукилометра в длину), причем дважды. Затем он полетел обратно к Земле и 13 июня 2010 года вошел в атмосферу, сбросил теплозащитную капсулу с веществом астероида, которая приземлилась в Австралии, а сам сгорел в атмосфере. На следующий день капсулу нашли и переправили в Японию. Через неделю ученые начали раскрывать контейнер для образцов и в ноябре 2010 года объявили, что с помощью электронного микроскопа нашли примерно 1500 микрозерен в одной из капсул «Хаябусы». Анализ подтвердил, что большинство этих частиц — действительно с поверхности Итокавы. Доставка на Землю вещества с крохотного астероида — одно из самых впечатляющих достижений в истории освоения космоса.

«Хаябуса» отправил на Землю целый поток сведений об Итокаве, в том числе фотографии, показывающие, что это бугристый объект неправильной формы с гигантскими валунами на поверхности. Он обладает низкой плотностью и почти наверняка представляет собой астероид типа «груда камней», то есть является рыхлым агломератом фрагментов. Контраст между двумя единственными околоземными объектами, которые мы посещали[28], подчеркивает, что необходимо как можно больше знать о том астероиде, который представляет потенциальную опасность столкновения, прежде чем пытаться отклонить или уничтожить его: для тела, похожего на Итокаву, понадобится другой подход, нежели для астероида, сходного с Эросом. Однако все предложенные до сих пор методы как минимум требовали, чтобы космический аппарат добрался до искомой цели, и мы продемонстрировали, что можем это сделать. Хотя вероятность катастрофы в ближайшем будущем невелика, приятно знать, что при заблаговременном предупреждении и надлежащем планировании эту конкретную опасность, вероятно, можно предотвратить.

Глава 4

Первые два миллиарда лет

В предыдущих главах мы уже обсудили несколько важных событий из истории Земли — например, удар, образовавший Луну, и массовое вымирание, отмечающее мел-палеогеновую границу; однако я хотел бы начать более систематическое путешествие по геологическому прошлому нашей планеты, добавляя в последующих главах более детальное обсуждение таких явлений, как землетрясения и изменения климата. Место ограничено, так что можно обсуждать только отдельные основные моменты прошлого Земли. Однако я надеюсь, что это сокращенное описание даст представление об увлекательной истории нашей планеты и о том, как она может рассказать нам о протекании процессов в ней. Я также надеюсь, что оно даст читателям понимание колоссальных масштабов геологических изменений, которые затрагивали Землю за последние 4,5 миллиарда лет.

Может показаться безответственным, что первым двум миллиардам лет истории Земли — почти половине времени ее существования — посвящается всего одна короткая глава. Знаний, которые накопили ученые об этом периоде, хватит, чтобы заполнить целые книги, но мы все еще знаем гораздо меньше, чем