Самые опасные астероиды — можно ли защитить Землю?

25 января НАСА сообщило, что к Земле на огромной скорости летит потенциально опасный астероид с разрушительной мощью в «50 миллионов хиросим». До горячей встречи остались считаные недели. Самое время поднять давно наболевший, но как никогда актуальный , вопрос: а каковы, собственно, шансы человечества выжить в противостоянии с беспристрастной космической глыбой?

Самые опасные астероиды — можно ли защитить Землю?

Тяжёлое прошлое

Старушка-Земля на своём веку повидала немало тяжёлых времён. Вся её жизнь — нескончаемое противостояние. Примерно 4,5 млрд. лет назад, когда наша новоявленная родительница нагуливала планетарный вес, она пережила бесчисленное множество столкновений с астероидами диска аккреции. В эпоху, когда Земля ещё не обзавелась Луной, на её покрытую лавой раскалённую поверхность дождём лились метеориты и планетезимали (менее удачливые малые протопланеты, так и не сумевшие стать самостоятельными мирами). Последующий короткий период передышки вылился в глобальный катаклизм, напоминания о котором видны каждый раз, когда мы поднимаем глаза на ночное светило. В период с 4,1 до 3,8 млрд. лет назад ледяные гиганты Солнечной системы Нептун и Уран (именно в таком порядке они когда-то располагались) под воздействием совокупной гравитации Юпитера и Сатурна поменялись местами. Нептун выбросило за пределы орбиты Урана. Эти пертурбации всполошили улей пояса Койпера и облака Оорта: транснептуновые объекты внешнего астероидного кольца сошли с проторенных орбит и устремились в сторону Солнца, навстречу планетам земной группы. Этот период получил название «поздняя тяжёлая бомбардировка». Большинство кратеров всех твёрдотельных объектов системы образовались именно тогда. Насколько та метеоритная атака была сильна, говорит испещрённое лицо нашего спутника: геологически мёртвая Луна сохранила все шрамы. Даже на Земле, неоднократно сменившей рельеф и конфигурацию континентов, заметны следы многочленных импактов (так по-научному называется столкновение планет с небесными телами, вроде астероидов или комет). По подсчётам учёных, полученным методом экстраполирования данных исследования Луны, на земной коре эры гадея (первой геологической эпохи, совпавшей с «тяжёлой бомбардировкой») насчитывалось более 22000 кратеров диаметром менее 20 км, порядка 40 кратеров свыше 1000 км в поперечнике и несколько метеоритных чаш диаметром около 5000 км. Для сравнения, диаметр Земли — 12742 км.
Парадоксально, но мы обязаны «поздней тяжёлой бомбардировке» жизнью. Большая часть объектов облака Оорта представлена кометными ядрами, богатыми метаном, этаном, угарным газом, циановодородом и, конечно, льдом. Они принесли на Землю основу жизни — воду и органические вещества. Они же привели в движение литосферные плиты и запустили теплообмен недр с поверхностью.

Я тебя породил, я тебя и убью!

То, что для пустынной Земли стало благом, для живых существ сравнимо с Армагеддоном. По мнению палеонтологов, в прошлом астероиды стали причиной как минимум трёх волн массовых вымираний. 250 млн. лет назад 60-километровый метеорит, упавший в районе Земли Уилкса в Антарктиде, уничтожил 96% всех морских и 73% наземных видов. Эпоха всеобщей гибели получила название великое пермское вымирание, самое массовое из всех. Ни до, ни после него биосфера не переживала столь же тяжёлых потрясений. Хотя и «лёгкими» потрясениями назвать последующие события язык не повернётся. 50 млн. лет спустя Землю постиг новый катаклизм — триасово-юрское вымирание, выкосившее по меньшей мере половину известных науке видов той эпохи, в том числе господствовавших в морях беспозвоночных. Были в нём и положительные моменты: массовая гибель некоторых рептилий и последних гигантских земноводных освободила экологическую нишу для динозавров. Но и век гигантов оказался недолог: 65,5 млн. лет назад их уничтожило падение астероида, оставившего о себе напоминание в виде ударного кратера Чиксулуб на полуострове Юкатан в Центральной Америке. Мел-палеогеновое вымирание дало возможность расселиться птицам и млекопитающим. Так что сегодня мы, теплокровные млекопитающие, — самые продвинутые в эволюционном плане жители планеты. Но судя по периодичности массовых вымираний в прошлом, скоро придёт и наш черёд кануть в геологическую Лету. Сколько осталось ждать прибытия космического орудия Судного дня и каковы наши шансы на спасение?

Масштаб трагедии

Космос — это поле боя. А первый шаг в любой войне — оценка сил и определение дислокации противника. Давайте займёмся тем же. В Солнечной системе главными источниками метеоритной угрозы можно считать пояса астероидов и облако Оорта. Внутренний или «главный» пояс астероидов располагается между Марсом и Юпитером.
Крупных тел там довольно мало: около 200 астероидов с диаметром свыше 100 км, около 1000 с диаметром более 15 км и порядка 1,7 млн. объектов диаметром более 1 км. Хоть большинство этих ребят на коротком поводке у Юпитера, опасаться их всё же стоит. С Юпитером нам вообще очень повезло: колоссальные размеры и непреодолимая гравитация газового гиганта неоднократно спасали внутренние планеты от разрушения. Достаточно вспомнить впечатляющую картину падения на Юпитер кометы Шумейкеров-Леви, которую астрономы наблюдали в 1994 году, или случайно замеченное столкновение 2009 года, оставившее на лице царя планет чёрный шрам размером с Тихий океан. Со времён «поздней тяжёлой бомбардировки» Юпитер принимал почти все удары на себя, но даже он не всесилен.
Гораздо больше опасений вызывают обитатели расположенного за орбитой Нептуна пояса Койпера (он напоминает Главный пояс, только в 20 раз шире и в 200 раз массивнее) и окружающего Солнечную систему сферическим коконом кометного облака Оорта. Это родина короткопериодических и долгопериодических комет. Внешняя часть облака Оорта является приблизительной границей Солнечной системы и легко может подвергаться воздействию соседних звёзд и галактического ядра. Предсказать поведение внешних астероидов и комет крайне трудно, не говоря уже о возможности прилёта гостей из глубокого космоса. Точные размеры, состав и структура облака пока очень слабо изучены. По оценкам астрономов, там нашли пристанище миллиарды объектов, в том числе по-настоящему крупных, вроде гипотетической Планеты 9 или Немезиды, звезды-компаньона Солнца. К счастью, подавляющее большинство из них опасности для нас не представляют. Летают себе — и пусть летают, лишь бы нас не трогали. Что действительно привлекает внимание учёных, так это 20 тысяч массивных объектов, маячащих в непосредственной близости от Земли.
Разумеется, это не единая флотилия. Это разрозненные объекты различных групп, масс и размеров, чьи траектории, по математическим расчётам, пересекаются с орбитой нашей планеты. На сегодня в списке потенциально опасных небесных тел 74 космических объекта, которые угрожают Земле столкновением. Четыре из них пойдут на сближение в наступившем десятилетии: в 2024 году астероид 1979 ХВ размером 1,13 км, в 2027 году — 9-километровый 1990 MU и 100-метровый 2019 MN2, а в 2029-м — уже успевший наделать немало шума Апофис, чей размер оценивают в 325 м. Если они пройдут мимо, их дело продолжат 5-километровые Фаэтон и Таутатис, которые подойдут наминимальное расстояние к Земле в 2050 и 2065 годах соответственно.
Представляют опасность и случайные залётные гости из дальних областей. Как показала практика, они становятся заметны только тогда, когда уже поздно что-то предпринимать. Недавний гость чудом избежал встречи с Землёй летом 2019 года. 25 июля 100-метровый астероид прошёл на расстоянии всего 70 тыс. км от Земли — в 6 раз ближе Луны. Его случайно заметила за несколько часов до сближения бразильская миссия SONEAR. Настоящая проблема в том, что такие объекты очень трудно засечь. Они малы и практически не отражают свет (кометные ядра вовсе покрыты углеродом и черны, как сажа). Относительно крупные объекты телескопы ещё в состоянии разглядеть, но опасны даже маленькие астероиды. Знаменитый Челябинский метеорит, коварно примчавшийся со стороны Солнца, был размером «всего» 17- 20 м (ничтожная пылинка по космическим меркам), но даже этого хватило, чтобы ранить 2000 человек и повредить 20 тыс. зданий. И да, по мнению экспертов НАСА, при входе в атмосферу «пылинка» взорвалась с мощностью 500 килотонн в тротиловом эквиваленте.

Что мы можем?

Угроза падения астероида на Землю — не повод искать виноватого. Это причина подумать, что делать. В апреле 2019 года директор НАСА Джим Брайденстайн заявил: к Земле на огромной скорости несётся астероид с многообещающим для русского уха названием 2019 PDC. Столкновение неизбежно, и случится оно уже в 2027 году, поэтому миру необходимо как можно скорее разработать систему планетарной защиты. Новость тут же подхватили СМИ и радостно понесли в народ, как знамя конца света. К счастью, никакого астероида 2019 PDC на самом деле не существует. В отличие от вполне реального (недолгим было счастье) и обладающего теми же качествами Апофиса, 2019 PDC придумали для отработки плана действий в рамках Всемирной конференции по космический безопасности, организованной НАСА, Европейским космическим агентством (ЕКА) и их партнёрами. До создания чёткого сценария противоастероидной обороны ещё далеко, да и противопоставить гостям извне нам, увы, пока нечего. Но всё же ведущие мировые специалисты не зря сотрясали воздух. Что же они придумали?
Если коротко: уничтожить вряд ли получится, нужно попытаться сбить объект с курса.
В первую очередь необходимо разработать аппарат-разведчик, который мог бы подлететь к потенциальной угрозе, оценить её размеры, состав и слабые места. Проект подобного аппарата уже существует — придуманный в НАСА зонд DART. Воплотить DART в титане и микросхемах взялось детище Илона Маска компания SpaceX. Первые испытания запланированы уже на июнь 2021 года, но, судя по прочим проектам Маска «на спор», задание он выполнит в срок. Зонд станет не просто разведчиком: его основная цель — попытка изменения траектории полёта астероида прицельным ударом. Даже если не получится, зонд-камикадзе передаст в ЦУП все необходимые данные для дальнейших действий. Аналогичный манёвр, только в исполнении аппарата AIDA, в 2023 году планирует провести ЕКА. Официально это называется «неядерным кинетическим тараном». Если не получится, в ход пойдёт ядерный арсенал.
Устранение опасного астероида атомной боеголовкой — наиболее адекватный сегодняшним реалиям, но не самый безопасный способ защиты человечества. Достаточно небольшого просчёта — и на наши головы упадёт не один большой метеорит, а шрапнель радиоактивных осколков. Челябинцы в курсе, на что способен один небольшой камешек. Поэтому учёные и не рассматривают уничтожение астероида: ядерный заряд необходим для изменения направления движения объектов, которые невозможно взять тараном.
Прикрепить к астероиду ракетный двигатель чтобы перенаправить его в сторону от планеты — ещё одно малоэффективное, но имеющее своё место быть решение. Астероиды вращаются вокруг своей оси, и предугадать, куда полетит тело с дополнительным ускорением, почти невозможно. Не говоря уже о трудностях установки двигателей, требующих наивысшей степени синхронизации.
В качестве более перспективных решений рассматриваются технологии, которыми мы пока не располагаем. Например, электромагнитная катапульта — огромная лунная «рогатка», которая сможет сбивать астероиды обстрелом камнями с нашего естественного спутника. Или работающая на ту же цель ионная пушка. Её преимущество в том, что компактный агрегат можно будет разместить на управляемом аппарате, который сможет, как пастушья овчарка, сопроводить заблудшую космическую глыбу подальше от Земли. Наверное, один из самых амбициозных, но в то же время перспективных проектов — гравитационный буксир. Для его реализации потребуется в непосредственной близости от объекта расположить достаточно плотный и тяжёлый аппарат. Постепенно взаимодействие между двумя телами изменит траекторию астероида. Для этого потребуются годы работы, не говоря уже о времени на создание такого аппарата. Это крайне длительный процесс.
Наверняка по мере развития технологий учёные будут предлагать новые варианты. А пока, раз на падающую звёздочку принято загадывать желание: пускай она падает мимо!

Журнал: Тайны вселенной №2(147), февраль 2020 года
Рубрика: Угрозы из космоса
Автор: Аглая Собакина

Метки: Земля, Юпитер, планета, защита, Тунгусский метеорит, метеорит, астероид, Сатурн, гравитация, Тайны вселенной



Telegram-канал Багира Гуру


Исторический сайт Багира Гуру; 2010 —