Жесткие встречи
Бомбардировке астероидами и кометами подвергаются все планеты и спутники Солнечной системы, кратеры от столкновений обнаружены даже на Венере, обладающей плотной атмосферой, а также на самих астероидах. При вхождении в атмосферу Земли космические тела имеют скорость от 11 до 72 км/с. Такой диапазон обусловлен тем, что подтвержденных случаев прилета в Солнечную систему космических тел из- за ее пределов не зарегистрировано. А притянутая к Земле из самой удаленной точки нашей системы комета относительно Солнца разовьет скорость не больше 42 км/с. В зависимости от того, будет ли Земля со своей орбитальной скоростью в 30 км/с двигаться навстречу или по движению космического тела, с учетом гравитационного взаимодействия мы и получаем обозначенный интервал скоростей. Но крайние показатели интервала редки, средняя скорость падения метеорита — 20 км/с.
Так как плоскость вращения многих астероидов не совпадает с плоскостью вращения Земли, падения метеоритов происходят во всех широтах, включая полярные области.
На первом рубеже обороны Земли небесные тела встречает атмосфера. Пылинки в ней «застревают» и плавно осаживаются. Мелкие метеориты сгорают. Объекты размером порядка 10 м могут достичь Земли или взорваться вблизи ее поверхности. При входе в атмосферу с вышеуказанными скоростями метеорит действует как поршень в закрытом шприце, собирая воздух, который находится по его траектории. Так как космическое тело движется со сверхзвуковой скоростью, молекулы атмосферного газа просто не успевают уйти из-под его давления. Сжимаемый воздух сильно нагревается, а когда его масса становится равной массе метеорита, кинетическая энергия переходит в тепловую. Проще говоря, происходит взрыв — космическое тело частично или полностью испаряется. Оставшиеся фрагменты могут продолжить путь к Земле — скорее всего, прорубь на озере Чебаркуль была образована каким-нибудь десятисантиметровым осколком. Рассыпанные вокруг нее мелкие камушки имели типичную для метеоритов хондритную структуру — на срезе видны хонды, зерна застывшего расплава размером около 1 мм.
Высота, на которой произойдет взрыв, зависит от размера, угла вхождения в атмосферу и состава космического тела. С размером понятно — чем больше тело, тем оно, как правило, тяжелее и тем труднее его остановить атмосфере. Если говорить про угол, то при пологом вхождении метеориту приходится преодолевать больший слой атмосферы, а значит, повышается вероятность того, что он успеет взорваться до столкновения с поверхностью земли — как и произошло над Челябинском. С составом метеорита еще проще: ледяные кометы имеют плотность около 1 г/см3, каменные тела — 2–3 г/см3, железные метеориты — до 5 г/см3. Пропорционально плотности возрастает масса метеорита, а значит, и масса воздуха, при «собирании» которой «камень с неба» взорвется. Кроме того, железные метеориты эффективнее перераспределяют тепло, меньше происходит локальных перегревов, которые также чреваты дефектами и трещинами. Больше всего шансов достичь поверхности Земли у железо-каменных и железных «камней». Так, один из наиболее известных — аризонский кратер диаметром 1240 м и глубиной 170 м был образован ударом железного метеорита размером примерно 60 м. В то время как сравнимый по параметрам (точные характеристики установить затруднительно) Тунгусский метеорит взорвался в атмосфере.
Разобраться с риском
Если в США активно проводится поиск внеземных объектов, то во многих других странах, в том числе в России, работы в этом направлении фрагментарны. Как часто падают метеориты? Мало кто знает, например, что 11 февраля 2013 года яркий болид упал в Башкирии. А через несколько часов после челябинского метеорита рядом с Землей пролетел более крупный, 45-метровый, астероид 2012 DA 14. Это небесное тело давно отслеживали, так как оно должно было пройти очень близко к Земле. Минимальное сближение составило менее 30 тыс. км — ближе, чем летают геостационарные спутники, а в 2094 году астероид вернется и может приблизиться к Земле еще сильнее. Мы не знаем, принадлежат ли эти метеориты к одному потоку, но пока такая возможность считается маловероятной — слишком разные траектории. Рассчитать траекторию астероидов можно только приблизительно, прикинув вероятность столкновения с Землей, — для известных небесных тел она мала. Прогнозируемое прохождение астероида Apophis диаметром 325 м в пятницу 13 апреля 2029 года в 30 тыс. км от Земли показывает, что не так уж редко значительные по размеру космические тела проносятся рядом с нашей планетой. Но самым наглядным напоминанием о космической угрозе стало падение метеорита в Челябинске.
Падение метеоритов, подобных российскому, — штука обычная. Они могут прилетать каждый год, другое дело, что вероятность их взрыва над населенным пунктом невелика: эти небесные тела, конечно, могут упасть практически в любом месте Земли (или сгореть в атмосфере), но города занимают лишь одну тысячную поверхности Земли. Обычно просто нет свидетелей таких пришельцев, к тому же часто они сгорают еще в атмосфере. Более крупные «небесные камни», такие как 2012 DA 14, врезаются в Землю в среднем раз в 250 лет и могут привести к полному разрушению крупного мегаполиса и локальной экологической катастрофе — примерно таким, видимо, был Тунгусский метеорит. Падение километрового метеорита происходит не чаще раза в миллион лет, но это событие способно вызвать всемирную катастрофу. Если же космическое тело будет размером более 10 км, то оно может погубить всю нашу цивилизацию. К счастью, такие события происходят раз в 100 млн лет.
Таблица:
Частота и последствия падения метеоритов разного размера
Найти и уничтожить
Борис Шустов предупреждает, что для борьбы с астероидно-кометной опасностью необходимы не только средства обнаружения и уничтожения (отклонения) небесных тел, но и научная работа. Современные вычислительные мощности суперкомпьютеров позволяют детально описать процессы взаимодействия астероидов как с сушей, так и с водной поверхностью Земли. Борис Шустов считает, что надо заранее рассчитать возможные факторы поражения от космических тел разных размеров и скоростей с тем, чтобы при обнаружении нового объекта можно было сразу выбрать наиболее выгодную стратегию. Например, если речь идет об астероидах размером до 50 м, наиболее эффективными будут эвакуационные мероприятия в месте предполагаемого падения.
