Астероидная опасность: суть и состояние проблемы (стр. 2 )

S = 104 × E2/3

где Е - кинетическая энергия в Мт. При падении, например, 250-метрового тела (Е = 1000 Мт), которое происходит раз в 10 тысяч лет, зона поражения составит 1 млн га. Однако наибольшие разрушения будут вызваны мощными цунами при падении тела этого диапазона размеров (от ~100 м до ~1 км) в океан.

Для тел размерами до 100 м характерным сценарием является полная фрагментация в атмосфере с выпадением обломков на площади в десятки квадратных километров. Взрыв в атмосфере сопровождается ударной волной, тепловыми и световыми эффектами, при этом более половины кинетической энергии освобождается на высотах 5-10 км. Радиус зоны поражения зависит от начального радиуса АСЗ и его скорости. Так, например, при начальном радиусе каменистого тела R=40 м и относительной скорости 20 км/c радиус зоны разрушений составит 25 км.

Американские ученые сделали оценки степени риска для среднего гражданина погибнуть в течение жизни от различных причин [2], которые приведены ниже.

Причина смерти Степень риска

Автокатастрофа 1/100

Убийство 1/300

Пожар 1/800

Поражение электротоком 1/5000

Авиакатастрофа 1/20000

Столкновение с астероидом или кометой 1/25000

Наводнение 1/30000

Торнадо 1/60000

Ядовитый укус 1/100000

Ботулизм 1/300000

Получился на первый взгляд парадоксальный результат – cтепень риска погибнуть от космической катастрофы оказалась примерно такой же, как в случае авиационной катастрофы или наводнения. Однако эти оценки более-менее правильны, поскольку степень риска - это произведение вероятности события на уровень потерь, а при столкновении с астероидом это могут быть не десятки или сотни человеческих жизней, а миллионы. Таким образом, даже при очень низкой вероятности возможного столкновения степень риска для человечества может быть очень большой.

Таблица 1. Частота, энергия и возможные последствия столкновений с Землей АСЗ характерных размеров

Диаметр АСЗ	Частота столкновений (одно за..... лет)	Энергия в Мт	Возможные последствия	Ожидаемое число жертв
30 м	100	5	Взрыв в атмосфере без существенных разрушений на поверхности	единицы
60 м	600	20	Низкий воздушный взрыв, разрушения типа "Tunguska" или "Hiroshima"	15 000 25/год
200 м	30 000	1,000	Взрыв на поверхности, местное/региональное разрушение, цунами	1,5´106 50/год
2 км	1,5´106	106	Глобальная катастрофа	1,5´109 1000/год
10 км	108	108	Полное вымирание	6´109 60/год

Таблица 1 суммирует параметры столкновений и возможные последствия для АСЗ разных размеров по данным Алана Харриса (США), приводимых в его докладе в НИИ астрономии в мае 2007 г. В последней колонке таблицы помимо общего числа возможных жертв приведено также их среднее число за год с учетом частоты столкновений АСЗ данного размера. Видно, что наиболее опасными в этом смысле являются объекты километровых и бóльших размеров, несмотря на их относительно малую частоту столкновений.

4. ПАДЕНИЕ КОСМИЧЕСКИХ ТЕЛ НА ЗЕМЛЮ В ПРОШЛОМ

Возникает вполне естественный вопрос: - А были уже столкновения крупных небесных тел (астероидов, комет) с Землей? Имеющиеся данные отвечают на него вполне утвердительно: да, они были в прошлом и, безусловно, могут происходить и в будущем.

На поверхности Земли сохранилось не менее 180 кратеров ударного (а точнее, взрывного) происхождения диаметром до 200 км различного вида и возраста, в том числе и очень древних (от нескольких десятков лет до 2 млрд. лет, см. сайт http://www. unb. ca/passc/ImpactDatabase/), обнаруженных из космоса (рис. 2). Из рисунка хорошо видно, что плотность кратеров на земной поверхности коррелирует с плотностью населения. Отсюда можно заключить, что это далеко не полные данные о количестве крупных падений на Землю, а лишь некоторая нижняя оценка.

В последние два десятилетия все больше подтверждений находит точка зрения, что внезапное исчезновение гигантских динозавров и некоторых других ископаемых животных объясняется столкновением Земли с огромным астероидом, происшедшем примерно 65 млн. лет тому назад. Это событие совпадает со сменой двух геологических эпох в истории нашей планеты: мезозоя и кайнозоя. Переход между этими двумя эпохами ознаменован массовым вымиранием крупных ящеров и динозавров, которые уступили свое место млекопитающим и птицам. В геологических слоях Земли, относящихся к этому периоду, обнаружено содержание иридия в сотни раз превышающее концентрацию в других слоях. Как известно, иридий содержится в относительно больших количествах в метеоритах, которые являются фрагментами астероидов. Это дало основания известному американскому физику нобелевскому лауреату Л. Альварецу (Luis Alvarez, 1911-1988) выдвинуть в 1980 г. гипотезу [1],
согласно которой аномальная концентрация иридия и гибель динозавров имеют одну и ту же причину - падение на Землю крупного астероида. Наличие в этих слоях зерен ударно-метаморфизированного кварца, образовавшегося при давленях в десятки ГПа (гигапаскалей) в процессе высокоскоростного удара, подтверждает гипотезу Альвареса. Оценки показали, что диаметр астероида должен быть равным 5¸10 км. При падении такого тела должен образоваться кратер диаметром 150-200 км. Заметим, что такой кратер, диаметром 180 км и возрастом 64,98±0,04 млн. лет, найден вблизи побережья полуострова Юкатан (Мексика). Его название - Чискулуб.

Вторая глобальная космическая катастрофа, послужившая причиной вымирания так называемой "мамонтовой" фауны, произошла примерно 10 тыс. лет тому назад. Ученые предполагают, что после этой катастрофы человечество возродилось, по-видимому, уже в новой форме, в виде резкой вспышки цивилизаций примерно 8-9 тыс. лет тому назад. Таким образом, уже сейчас становится ясным, что глобальные ударные катастрофы были важным фактором в процессе развития жизни на Земле.

Знаменитый Аризонский кратер в США, диаметром 1200 м и глубиной 175 м (рис. 3), который хорошо сохранился до наших дней и известен нам еще со школьного учебника по астрономии - очевидное доказательство столкновений крупных метеороидов с Землей в прошлом. Он образовался при столкновении железного астероида размером около 60 м с Землей 49 тыс. лет назад. Автору данной статьи посчастливилось побывать на дне этого кратера. Вот где действительно начинаешь глубоко осознавать реальность проблемы "Астероидная опасность"!

Относительно недавнее событие, происшедшее на территории России в 1908 году и известное как "Тунгусская катастрофа", связывается с касательным столкновением Земли с осколком астероида или фрагмента ядра кометы размером 50-60 м, взорвавшегося в атмосфере на высоте 7 км. При взрыве освободилась энергия порядка 10 Мт (500 “Хиросим”). В радиусе 30-ти км от эпицентра взрыва произошел радиальный вывал леса. Несмотря на то, что это была катастрофа локального масштаба, имели место глобальные для Земли последствия, такие, как разрушение слоя озона, помутнение в течение месяца атмосферы, образование окислов азота (и особенно вредной для дыхания двуокиси азота NO2), общей массой в шесть раз превышающей массу упавшего тела, световые аномалии и пр. Напомним, что по оценкам специалистов, такие события происходят примерно один раз в 500 лет.

Множество ударных кратеров на снимках Луны, Меркурия, Марса, лишенных атмосферы спутников планет-гигантов и даже небольших астероидов (рис. 4) - это тоже свидетельства космических катастроф в нашей планетной системе. И, наконец, уникальное событие июля 1994 г. - столкновение кометы Шумейкера-Леви с Юпитером (рис. 5), предсказанное астрономами с высокой точностью за год до того, как оно произошло, явилось как бы предупреждением для нас - землян. Оно еще раз напомнило о том, что подобные катастрофы в Солнечной системе - это действительно реальность сегодняшнего дня.

Восприятие угрозы столкновения Земли с достаточно крупным космическим телом из абстрактной возможности превратилось в осознание серьезной опасности, поддающейся количественной оценке.

5. МЕЖДУНАРОДНЫЕ УСИЛИЯ В ОСОЗНАНИИ И РЕШЕНИИ ПРОБЛЕМЫ

В июле 1981 г., НАСА (США) провело первое Рабочее совещание "Столкновение астероидов и комет с Землей: физические последствия и человечество", на котором проблема астероидно-кометной опасности получила как бы "официальный статус". Однако в печати и в других средствах массовой информации эта информация почему-то не афишировалось. И только спустя 10 лет об этой проблеме начали говорить уже «вслух» и инициаторами этого были именно астрономы, причем, в первую очередь – американские. В 1990 г. Институт аэронавтики и космонавтики (США) опубликовал Меморандум, призывающий к изучению проблемы астероидной опасности. Палата Представителей Конгресса США в ответ на Меморандум поручила НАСА изучить проблему обнаружения опасных космических объектов и защиты от них и дать свои предложения. Начиная с 1991 г. сначала в США, а потом и в др. странах, начали проводиться научные конференции и рабочие совещания, посвященные проблеме астероидной опасности, а также обнаружению и изучению АСЗ. Постепенно осознание проблемы "Астероидно-кометная опасность" происходило не только в научных кругах, но и среди более широкой общественности. Вопросы возможных столкновений Земли с астероидами и кометами и их вероятных последствий начали обсуждаться не только на уровне научных конференций, рабочих групп, ассамблей Международного астрономического союза, но и на уровне правительств, национальных и международных организаций и ведомств.

В 1994 г. НАСА получило новую директиву Конгресса США по осуществлению максимально полной каталогизации опасных астероидов и комет размерами более 1 км. Директива нацеливала НАСА на выполнение этой задачи совместно с Минобороны США и космическими агенствами других стран в относительно короткие сроки. Для разработки нового плана действий была образована Рабочая группа под руководством Ю. Шумейкера (США). В ответ на подготовленный этой РГ доклад НАСА в 1998 г поставило задачу обнаружить и каталогизировать за 10 лет не менее 90% АСЗ с D>1 км. На выполнение этой задачи США ежегодно выделяют 4.1 млн долларов и эта директива в целом успешно выполняется (программа Spaceeguard Survey) и уже близка к завершению. В первую очередь в США, а также в Австралии, Японии и Европе было развернуто и осуществляются несколько наблюдательных программ по обнаружению астероидов, сближающихся с Землей. Результаты этой работы показаны на рис. 6: это резкий и устойчивый рост числа обнаруживаемых АСЗ, начиная с 1998 г. В результате на 15 марта 2011 г. обнаружено всего 7813 АСЗ, из которых 822 (т. е., свыше 80%) – крупнее 1 км. Кроме того, обнаружено 87 короткопериодических комет, сближающихся с Землей. Финансирование этой программы продолжено до ее завершения в 2012 г.