Текст книги "Научные сценарии мировых катастроф"

Бомбардировка из космоса

По одной из версий, которую высказал еще в 1879 году английский астроном и математик Джордж Дарвин, сын Чарльза Дарвина, наша ближайшая соседка Луна на самом деле оторвалась от Земли чуть больше 4 млрд лет назад. Причиной чудовищного раскола было столкновение нашей планеты с телом, по размерам сопоставимым с Марсом. Такие неприятные инциденты в космосе происходят довольно регулярно.

В 1994 году все человечество с восторгом наблюдало за тем, как на Юпитер валятся обломки кометы Шумейкеров – Леви 9. Это было поистине величественное зрелище. 21 кусок, каждый под 2 км величиной. Если бы на месте Юпитера была Земля, это означало бы конец не только цивилизации, но и почти всего живого. Около пятисот небесных подарков размером более десяти сантиметров достигают за год поверхности нашей планеты. Большая часть сгорает в воздушных слоях, но наиболее крупные порой достигают цели…

В 2018 году мир отметит 110-летие тунгусской катастрофы. В принципе нам тогда крупно повезло. Упади Тунгусский метеорит на шесть часов позднее, его звали бы уже не Тунгусским, а Московским. Естественно, Москва была бы стерта с лица планеты.

Ученые еще долго будут спорить, был ли упавший в районе реки Подкаменная Тунгуска метеорит собственно метеоритом или кометой, но для нас суть состоит не в том, ЧТО, а в том, КАК это было. А было люто…

Тело взорвалось на высоте 10 км, при этом вековой лес был вывален на площади 2150 гектаров. Ударная сейсмическая волна дважды (!) обогнула земной шар. Мощность взрыва составляла порядка 20 мегатонн, в тысячу раз больше, чем мощность бомбы, сброшенной в 1945 году на Хиросиму.

Согласно компьютерной модели, в 1908 году на Россию свалился шестидесятиметровый каменный астероид, вошедший в атмосферу под углом 45 градусов. Всего лишь 60 м в диаметре, а сколько неприятностей!

В феврале 2013 года над Челябинском взорвался метеорит. Его никто не ждал, никто не наблюдал, не открывал, поэтому у него и имени не было. Нагрянул нежданно. По расчетам NASA, камень диаметром около 17 м и массой порядка 10 тыс. тонн вошел в атмосферу Земли на скорости около 18 км/с. Общее количество высвободившейся энергии при его разрушении составило от 100 до 440 килотонн. Взрыв произошел на высоте около 50 километров, так что в результате пострадали 1613 человек, большинство от порезов выбитыми стеклами.

А совсем недавно, в декабре прошедшего года, небесный гость осветил ночное небо над Хакасией. На несколько секунд в городе Саяногорске стало светло, как в летний полдень. Дошедшая вскоре звуковая волна «завела» сигнализации почти половины отдыхающих машин. Опять же, к счастью, этот «летун» был невелик, предположительно меньше 15 метров, и преодолеть 100-километровый слой атмосферы у него не получилось.

А ведь бывало и хуже. Гораздо.

Одна из самых страшных катастроф в истории планеты произошла примерно 250 млн лет назад, в конце пермского периода. Удар астероида, который упал где-то между Австралией и Антарктидой, был настолько мощным, что вызвал массовые извержения вулканов в районе прямо противоположном – в Сибири. С лица планеты исчезли более 90 % позвоночных животных.

Другая катастрофа, чуть менее масштабная, произошла около 65 млн лет назад. Космическое тело диаметром более 15 км упало в районе Мексиканского залива, неподалеку от полуострова Юкатан, где на память о нем остался кратер диаметром около двухсот километров. Мощная сейсмическая волна пронеслась сквозь центр Земли и ударила по находящемуся как раз напротив Индостану. Через образовавшиеся трещины на поверхность Земли хлынули миллиарды тонн расплавленного базальта. Многочисленные новоиспеченные вулканы выбросили в атмосферу невообразимую массу пепла, закрывшего Солнце. Недостаток солнечного света привел к охлаждению планеты и, как следствие, к началу ледникового периода и гибели динозавров, которые вымерли в рекордный для эволюции срок.

Кроме описанных, существуют гигантские кратеры, возраст которых оценивается в 125, 161, 295, 330 и 360 млн лет. Внимательный читатель, наверное, уже заметил периодичность, с которой на нашу планету валятся незваные небесные гости. 360 млн лет – 330–295–250–161–125–65. По поводу этой странной периодичности существуют разные гипотезы.

Согласно одной из них, большинство комет приходит в нашу Солнечную систему из облака Оорта – кометного пояса, расположенного за орбитой Нептуна. За 30 млн лет она делает полный оборот вокруг своей галактической оси. Джон Матезе и Даниэль Витмир из университета американского штата Луизиана предположили, что при вращении Галактики и прохождении Солнца мимо других массивных звезд образуются гравитационные поля, которые воздействуют на облако Оорта и вырывают из него несметные полчища смертоносных комет.

Последняя встреча состоялась чуть более 60 млн лет назад. И вот сейчас, подгоняемые галактическими гравитационными полями, к нам опять рвутся всё новые потоки комет и астероидов. Теперь их жертвой можем стать мы.

В ноябре 2005 года 400-метровый астероид 2005 YU55 прошел на расстоянии 324 тыс. км от Земли. Для сравнения: до Луны от нас примерно 380 тыс. км. В 2009-м объект 2009 ВВ45 просвистел от Земли на расстоянии около 70 тыс. км. Правда, был он небольшой, метров 40, и двигался со средней скоростью ни много ни мало 20 км/с, так что при столкновении эффект был бы сравним с одной мегатонной бомбой. Всего 50 Хиросим.

В январе 2011 года астрономы обнаружили астероид диаметром 140 м. Объекту присвоили индекс 2011 AG5. В то время он прошел от нас на расстоянии около 15 млн км. Вроде как безопасно. Пока. Но, по расчетам, он еще окажется рядом с нашей планетой в 2036, 2040, 2045, 2051, 2052 и 2057 годах. Теперь внимание: при диаметре Земли 13 тыс. км в феврале 2040-го сближение составит 1975 км, а в 2052-м – 4013 км. Если Земля – центр мишени, десяточка, то такое попадание – это девятка. В 2023 году астероид пройдет через 400-километровую «гравитационную замочную скважину» – область, в которой объекты меняют свои траектории хоть и не сильно, но совершенно непредсказуемо. Вполне возможно, что 2011-й скорректирует свою дорожку не в нашу пользу. Сейчас ученые оценивают риск столкновения как 1 шанс из 650. Думаете, мало? Как сказать. Риск человека погибнуть в автомобильной катастрофе составляет 1 к 15 000, в 23 раза меньше. А ведь автоаварии с человеческими жертвами случаются постоянно.

Если все пойдет не так, как нам хочется, падение 2011-го будет сопровождаться взрывом мощностью 200 мегатонн (примерно 10 тыс. таких городов, как Хиросима). В результате взрыва на Земле образуется воронка диаметром 2,5 и глубиной 1 км. Удар будет сопровождаться землетрясением, отголоски которого сейсмическая аппаратура услышит во всех точках планеты. Все строения будут разрушены в радиусе 100 и сильно повреждены в радиусе 200 км. Проще говоря, попади такой «камешек» в мегаполис – не останется ничего не только от города, исчезнет вся область.

При падении астероида, имеющего в поперечнике один километр, будет уничтожено всё, что находится в радиусе до тысячи километров от места падения. И это только краткосрочный эффект. Долгосрочный гораздо серьезнее. Пожары захватят огромные территории, в атмосферу выбросится колоссальное количество пепла и пыли, которые будут оседать в течение нескольких лет. Солнечные лучи не смогут пробиться к поверхности Земли, из-за резкого похолодания погибнут многие виды теплолюбивых растений и животных, прекратится фотосинтез. Планета опустится в новый ледниковый период, а уцелевшее человечество – если не в каменный век, то в средневековье. Кроме того, нарушится магнитное поле Земли, изменится динамика тектонических процессов, возрастет активность вулканов.

На сегодня одним из наиболее опасных считается астероид 1999 RQ36, получивший три года назад собственное имя Бенну. Судите сами: диаметр – 560 м, масса – 140 млн тонн, скорость возможного вхождения в земную атмосферу – 12,86 км/с, энергия удара (если таковой состоится) – 1150 мегатонн. Впрочем, тут волноваться особенно не стоит. Во-первых, потому что вероятность столкновения значительно меньше, чем у 2011-го, всего лишь 1 к 4000. Во-вторых, потому что возможная ближайшая встреча произойдет не раньше 2169 года. И наконец, потому что человечество именно в этом направлении уже серьезно работает. В сентябре прошлого года NASA запустило навстречу Бенну межпланетную станцию OSIRIS-REx, в задачу которой входит уже в 2019 году сесть на поверхность астероида, забрать образцы грунта, по возможности все хорошенько разузнать и в 2023 году вернуться на родную Землю с данными, которые позволят просчитать траекторию космической скалы на порядок точнее, определить, насколько она действительно опасна и как с ней можно бороться.

Первыми серьезно взглянули на проблему астероидной и кометной опасности власти США. С 1981 года в стране регулярно проводятся международные совещания по этой проблеме. На их базе создана Рабочая группа по исследованию объектов, сближающихся с Землей. Одной теорией американцы не ограничиваются. Совсем недавно, в октябре прошедшего года, в Калифорнии, в городке Эль-Сегундо, даже прошли реальные командно-штабные учения на случай столкновения Земли с астероидом размером 100 на 250 м. По легенде, опасное тело обнаруживают за три года до катаклизма, времени на уничтожение врага не хватает, единственный выход – массовая эвакуация людей из зоны потенциального бедствия. Эти учения стали уже третьими в списке подобных.

В 1991 году к проблеме подключились и российские ученые: было созвано Всесоюзное совещание «Астероидная опасность», а на следующий год в Санкт-Петербурге на базе Института теоретической астрономии РАН образовался Международный институт проблем астероидной опасности. В октябре прошлого года специалисты Роскосмоса объявили, что совместно с РАН начали работу над созданием «общенациональной структуры по вопросам предупреждения об опасных космических объектах». Два года специалисты агентства и нескольких ведущих российских научных организаций будут изучать вопрос и вырабатывать рекомендации, по которым впоследствии создадут необходимые инструменты. Предназначенные пока не для спасения и защиты, а для обнаружения и предупреждения. Но это правильно: как известно, предупрежденный наполовину спасен.

Многие видели американский блокбастер «Армагеддон», в котором вечный «крепкий орешек» Брюс Уиллис уничтожает с помощью ядерного заряда астероид размером с Чикаго. Это, увы, преувеличение. К сожалению, взрыва всего накопленного на матушке-Земле ядерного арсенала хватит лишь на то, чтобы раздробить астероид размером всего в 9 км. И то, если взрыв произойдет в самом его центре. Более того, большинство ученых говорит, что дробить астероиды как раз не надо. Ибо при дроблении вместо одного опасного тела мы получаем несколько летящих тем же курсом. Поэтому ядерное оружие рассматривается учеными не в качестве уничтожителя, а всего лишь в виде инструмента, с помощью которого можно чуть подкорректировать траекторию движения астероида. Уже создан проект космического перехватчика, призванного доставить заряды на поверхность астероида. Ядерный взрыв не в глубине, а на поверхности вернее поработает на спасение планеты, ибо приведет к испарению части вещества астероида, следовательно, к уменьшению его массы и изменению орбиты. Что нам и требуется. Считается, для того чтобы сбить с опасного пути километровый астероид, достаточно не менее чем за 1,6 года до столкновения взорвать на его поверхности всего лишь килотонный заряд.

Однако далеко не все ученые поддерживают этот проект. Многие полагают, что у человечества есть другие возможности сбить астероид с курса. Например, можно обстрелять его свинцовыми ракетами! Удар многотонного космического тарана отклонит астероид на десятую долю градуса от смертоносного пути, а при верном расчете и запасе времени этого будет вполне достаточно. В 2011 году ученые Университета штата Айова под руководством главы Центра по отражению астероидной угрозы Бонга Уи просчитали комбинированный вариант: ракету Уи. «Устройство гиперскоростного перехвата астероидов», космический сверхтяжелый таран, снабженный ядерным устройством. В этом сценарии таран физически толкает астероид, завершая толчок направленным ядерным взрывом. Математическое моделирование ситуации показало неплохие результаты.

Весьма перспективным представляется облучение поверхности космического тела высокомощными лазерами. Во-первых, оно, опять же, приведет к изменению массы, а во-вторых, поток раскаленных газов должен стать для астероида своеобразным реактивным двигателем.

Наконец, мы просто можем прилететь на астероид и построить на его поверхности несколько космических двигателей, превратив астероид в одну гигантскую ракету. Запуск ракетных установок собьет астероид с курса.

Есть еще проекты использования:

• гравитационного буксира. Когда потенциально опасный объект представляет собой не пулю, а заряд шрапнели, кучу летящих рядышком астероидов, рядом можно пустить ракету массой в сотни тонн, чтобы она сбила их с пути своим гравитационным притяжением;

• ионной пушки, расположенной на летящем параллельным курсом корабле. Ионный луч может постепенно столкнуть астероид с опасной траектории;

• закрепленного на объекте буксировочного «солнечного паруса», который можно будет еще и поддерживать гигантскими «солнечными зайчиками»;

• электромагнитной катапульты, которая, будучи установленной на астероиде, станет «отстреливать» составляющее его вещество в космос. Тут есть вариант: катапульту можно установить на Луне, чтобы она «обстреливала» астероид лунными камнями с обратной целью: увеличить его массу и затормозить. Достаточно на семь минут отодвинуть время встречи, чтобы Земля миновала опасную точку и космический гость гарантированно пролетел мимо;

• космического мусора, которым следует густо усыпать путь «врага», опять же, дабы затормозить его, и тому подобное.

Однако все эти средства хороши лишь в том случае, если опасность будет обнаружена ВОВРЕМЯ! Иначе можно не успеть.

Мнение эксперта

Анатолий ЧЕРЕПАЩУК, академик РАН, директор Государственного астрономического института имени Штернберга МГУ:

На «пришельца» можно повлиять?

– Астероиды сотни, десятки тысяч лет выпадали на Землю, и никто никогда как-то особенно по этому поводу не волновался. Но сейчас этот вопрос обострился. Причина простая: раньше мы не могли влиять на процесс. Но сейчас появилась возможность реально отследить эти явления и реально на них воздействовать. Человеческая цивилизация достигла уже такой стадии, когда можно реально что-то сделать, чтобы максимально нивелировать угрозу. Но я бы сказал, что все-таки вокруг этой проблемы создан такой немножечко искусственный ажиотаж.

По-вашему, проблема преувеличена?

– Вернее будет сказать – «приукрашена». Крупные тела валятся на Землю, но валятся не так часто. Это, конечно, маловероятные события. Если принять все человечество за единый объект, то у него значительно меньше шансов погибнуть от астероида, чем у рядового человека – от упавшего кирпича. Но опасность такая есть. Дополнительный ажиотаж связан с тем, что специалистам, которые этим вопросом занимаются, выгодно распиарить проблему, чтобы получить побольше денег. Всегда, когда ученые занимались безобидными проблемами, открывали черные дыры и так далее, они старались подкинуть немножечко перца. Вот черная дыра может нас поглотить и так далее. Сразу же к этому появляется внимание, а значит, и денег могут выделить, и новый телескоп подарить, и обсерваторию построить, а то ведь могут и внимания не обратить. Это обычное дело, ничего страшного в этом нет.

Но мы имеем сейчас возможность отслеживать опасные объекты размером от километра и больше?

– Километр-то имеем возможность. Меньше километра – это проблема. Для этого нужны специальные наблюдательные средства. Вот в Америке сейчас разработаны полностью автоматизированные телескопы с очень широким полем зрения. Они за 2–3 ночи наблюдения покрывают все северное полушарие и могут следить за новыми объектами. В России создана Глобальная сеть телескопов-роботов МАСТЕР, которая тоже за короткое время может покрыть все небо. Сейчас в нее входит уже 8 телескопов, установленных под Благовещенском, под Иркутском, на Урале, на Кавказе, в Крыму, в Аргентине, ЮАР, и на Канарских островах. Правда, диаметр у этих телескопов всего 40 см, а для слабых объектов это маловато.

Мы уже десятки миллионов лет живем спокойно. Может, все крупное, что могло на нас упасть, уже упало, вокруг все чисто и мы можем не волноваться?

– Нет, что вы, между орбитой Марса и Юпитера вращаются сотни тысяч астероидов достаточно больших размеров. Десятки, сотни метров, километры, сотни километров. Это так называемый пояс астероидов. К счастью, он далеко от Земли, примерно 60 млн км. Иногда, под влиянием возмущения со стороны планет, некоторые из этих астероидов вываливаются и падают на Землю. Кроме того, есть так называемый пояс Оорта, там несколько миллиардов гигантских комет. Когда Солнце проходит недалеко от какой-нибудь звезды, ее гравитация воздействует на этот пояс, и из него вываливаются кометы во внутреннюю область. И на Землю они вполне могут падать, как упала комета в середине 1990-х на Юпитер.

Предположим, сейчас мы узнали, что что-нибудь громадное по размерам через полгода должно врезаться в Землю. Есть у нас шанс это предотвратить?

– Теоретически возможность есть. Но 6 месяцев – все-таки маловато. Надо год, два, три, а лучше 10–20 лет. Тогда ученые смогут точно просчитать орбиту и сказать, упадет объект на Землю или пройдет мимо. Если будет показано, что точно объект летит на Землю, тогда будут готовиться к тому, чтобы на него воздействовать либо ядерным взрывом, либо, скажем, причалив к нему мощную ракету-буксир. Будет достаточно отклонить траекторию на несколько метров, на сотую долю градуса, и астероид уже пройдет далеко от нас. Поэтому сейчас как раз настало время такие возможности рассматривать.

Гибель Солнца

Звезда, которая дарит нам жизнь, не бессмертна. Астрономы считают, что продолжительность жизни Солнца примерно 13 миллиардов лет, из которых минуло уже почти 5 миллиардов. Все оставшееся время Солнце будет постепенно разогреваться и увеличиваться в размерах, превращаясь из желтого карлика, каким оно считается сейчас, в красного гиганта. Диаметр гиганта будет в 170 раз превышать диаметр нашего сегодняшнего светила. Выросшее Солнце поглотит Меркурий, расплавит Венеру, а Землю превратит в раскаленную докрасна монолитную безводную и безжизненную скалу. Поскольку Земле придется вращаться фактически в солнечной короне, составляющие корону газы будут тормозить ее движение, и наша планета по спирали будет приближаться к звезде. Может, даже и упадет в нее, если успеет. Хотя, наверное, не успеет, поскольку период существования красного гиганта по космическим меркам чрезвычайно короток – примерно 200 миллионов лет.

Если Земля переживет и это, то ее ожидает не менее грустная картина. Когда ядерная топка Солнца переработает весь водород в гелий, звезда под действием собственной гравитации начнет сжиматься – как шарик, который сначала долго надували, а потом отпустили, не завязав. Она будет падать вовнутрь себя, что называется коллапсом. Продолжаться это может от нескольких недель до года. Стремительно сжимающаяся внешняя оболочка разогреется до таких температур, какие сегодняшнему Солнцу и не снились. На финише своей звездной карьеры оно сожмется в ярко сияющую звездочку, белого карлика, размером не превышающего Землю. Наперсток вещества, из которого теперь состоит бывшая звезда, весит около 7 тонн. Все пребывает во мраке и холоде. Спустя еще несколько сотен миллионов лет новообразование остынет и сделается из карлика белого карликом черным – сверхплотным мертвым объектом, по весу и по гравитационной силе равным сегодняшнему Солнцу.

Однако не все астрономы уверены, что это должно произойти через 8 миллиардов лет. Некоторые говорят, что умереть звезда, а вместе с ней и все ее окружение, может значительно раньше. Как иной человек гибнет в молодых летах от болезни или несчастного случая, так и звезда может не дожить до своего астрофизического возрастного рубежа. Самой частой смертельной болезнью звезд является «взрыв сверхновой». Обычно эта болезнь развивается по такому сценарию. В ядре звезды происходят термоядерные реакции синтеза. Проще говоря, под воздействием высокого давления и температуры более простые вещества превращаются в более сложные. При этом выделяется огромное количество энергии. Процесс превращения заканчивается на стадии появления железа. Постепенно в недрах звезды, наподобие онкообразования, формируется железное ядро. Ядро растет до тех пор, пока все увеличивающаяся гравитация не сломает структуру составляющих его атомов. Как небоскреб, который строили до тех пор, пока он не развалился, не выдержав собственного веса. После такого разрушения электроны в атомах упадут со своих орбит на ядра и, соединившись с протонами, превратятся в нейтроны и нейтрино. Первые составят новое, нейтронное, ядро, а вторые стройными потоками понесутся в космос. Такое обрушение произойдет за считаные секунды. В эти секунды диаметр ядра уменьшится в миллионы раз. Между сжавшимся ядром и оставшейся звездной оболочкой образуется вакуумная прослойка, в которую эта оболочка начнет проваливаться, попутно разогреваясь до все более высоких температур. Упав на нейтронное ядро, оболочка отскочит от него, как каучуковый шарик. Этот отскок спровоцирует множественные термоядерные взрывы, которые к тому же будут подпитываться мощнейшим нейтринным потоком. Иначе говоря, звездная оболочка взорвется и разлетится по Вселенной. При взрыве звезда будет выбрасывать за каждую секунду столько энергии, сколько дает наше Солнце за 10 тысяч лет. А сам взрыв может продолжаться до нескольких месяцев.

Хотя подавляющее большинство астрофизиков считают, что судьба сверхновой нашему светилу не грозит (слишком мало оно, размером не вышло), с этим мнением согласны не все.

Так, голландский ученый Пирс Ван дер Мейер не просто уверен в том, что Солнце станет сверхновой, он еще и убежден: произойдет это уже в ближайшие годы. По его данным, температура солнечного ядра за последние несколько лет поднялась с 15 миллионов градусов по Цельсию до 27 миллионов. Это говорит о том, что в солнечных недрах интенсивно формируется новое ядро. Если процесс будет идти теми же темпами, то, по расчетам голландца, Солнцу осталось существовать всего несколько лет. Ученое сообщество относится к такому прогнозу с юмором. Но солнечная активность сейчас растет, солнечные вспышки бьют по мощности один рекорд за другим. А на 2020-е годы приходится сразу нескольких циклов солнечной активности – 11-летний, 22-летний, 100-летний, 400-летний и 900-летний.

Рванет Солнце в ближайшее десятилетие или нет – пока неизвестно. Ученые из Института солнечно-земной физики Сибирского отделения РАН уже рассчитали сценарий, по которому будет развиваться (если будет) этот апокалипсис, и поместили его в журнале «Итоги». Со стороны Земли катаклизм будет выглядеть так. Примерно через 8 минут после начала взрыва наше небо все разом вспыхнет слепяще-белым пламенем, причем как на дневной, так и на ночной стороне. Собственно, больше люди ничего не увидят, потому что человечество просто сразу исчезнет, испарится. Но процесс будет продолжаться.

Вот чудовищные потоки космической радиации пробивают магнитное поле планеты и уничтожают все, что не успела сжечь лучистая энергия взорвавшегося светила. Температура земной атмосферы поднимается до 3–5 тысяч градусов по Цельсию. Планету окутывают облака пара, зависая на высоте 50–60 километров. Сквозь них, как через светофильтр, проступает чудовищно яркий и постоянно увеличивающийся в размерах шар разлетающегося Солнца. Ночной небосвод окрашен в фиолетово-багровые с разводами тона. Солнце увеличивается и через несколько часов после начала взрыва уже закрывает собой полностью весь небосвод. Это означает, что раскаленная плазма от взорвавшейся звезды достигла нашей планеты. Ударная волна сбивает ее с орбиты и выкидывает вон из Солнечной системы.

Небольшой оставшийся от Земли огарок еще многие миллионы лет будет постепенно остывать, уносясь со скоростью 15–20 тысяч км/с прочь от холодной и черной нейтронной звезды, носившей некогда красивое имя Солнце.