Вопрос о том, насколько реальна угроза падения на Землю крупного астероида, перестал быть чисто академическим. После Челябинского метеорита 2013 года, когда взрывная волна от объекта диаметром всего 17 метров выбила стёкла в тысячах зданий и ранила более 1500 человек, планетарная защита из научной фантастики превратилась в практическую задачу. Но что именно мы противопоставляем космической угрозе? Какие объекты считаются опасными, как их обнаруживают и можно ли вообще предотвратить столкновение?

Начнём с классификации. Астероиды — это каменные и металлические тела, кометы же состоят в основном из летучих льдов с примесью пыли. И те, и другие могут пересекать орбиту Земли, и тогда их называют околоземными объектами (NEO). Мелкие, размером с микрометеороиды, сгорают в атмосфере или оседают пылью — это происходит постоянно и не представляет угрозы. Крупные тела — другое дело. Учёные выделяют две особенно опасные категории: «убийцы планет» — объекты диаметром более километра, способные вызвать глобальную катастрофу, и «убийцы городов» — тела крупнее 140 метров, которые могут стереть с лица земли целый мегаполис.

Последствия удара зависят от массы и скорости объекта, а значит, от его кинетической энергии. Падение крупного астероида способно вызвать землетрясения, огненные штормы и цунами. Выброшенные в атмосферу обломки могут закрыть солнце, что приведёт к длительному похолоданию, гибели растений, голоду и болезням. Самый известный пример — удар, создавший кратер Чиксулуб у побережья мексиканского полуострова Юкатан около 66 миллионов лет назад. Многие учёные считают, что именно он привёл к вымиранию динозавров и множества других видов. В атмосферу попало огромное количество серы, что вызвало кислотные дожди и резкое изменение климата.

Но не обязательно заглядывать на 66 миллионов лет назад. В 1908 году в Сибири, в районе реки Подкаменная Тунгуска, взорвалось тело, повалившее около 2000 квадратных километров леса. Энергия взрыва оценивается в 15 мегатонн в тротиловом эквиваленте — это в тысячу раз мощнее бомбы, сброшенной на Хиросиму. А гораздо раньше, около 50 000 лет назад, в Аризоне упал железный метеороид, оставивший после себя хорошо сохранившийся Метеорный кратер — наглядный пример удара меньшего масштаба.

Как же учёные узнают о приближении таких объектов? Для этого созданы специальные поисковые программы. Они используют телескопы-рефлекторы с ПЗС-сенсорами (теми же, что стоят в цифровых камерах). Сенсоры делают несколько снимков одного участка неба с коротким интервалом, а затем сравнивают изображения. Если на них появляется быстро движущаяся точка — это потенциальный астероид. По скорости и яркости можно примерно оценить его расстояние и размер. Но чтобы точно определить орбиту, нужно наблюдать объект несколько дней — только тогда дуга его траектории станет достаточно длинной для расчётов. Такие программы работают не только в NASA, но и в Китае, Японии и Италии.

Когда опасный объект найден, в дело вступает NASA Planetary Defense Coordination Office (PDCO) — Управление координации планетарной защиты. Его задача — следить за потенциально опасными астероидами и, если понадобится, принимать меры. Пока что, к счастью, ни один известный объект не угрожает Земле в обозримом будущем. Но вопрос о том, как именно защищаться, если угроза станет реальной, остаётся открытым. Среди идей — отклонить астероид ударом кинетического снаряда, как это уже испытывали в рамках миссии DART, или использовать гравитационный буксир. Впрочем, это уже тема для отдельного разговора. Главное, что человечество, впервые за свою историю, всерьёз занялось планетарной обороной.

Угроза из космоса: как астероиды могут изменить ход истории

Опасность столкновения с космическими телами — не сюжет фантастического фильма, а предмет серьёзных научных исследований. Земля постоянно движется сквозь облако обломков, оставшихся от формирования Солнечной системы. Большинство из них безвредны, но некоторые способны стереть с лица планеты целые города, а в крайнем случае — изменить климат на всей Земле.

От микрометеороидов до убийц планет

Окрестности нашей планеты заполнены твёрдыми объектами самых разных размеров. Самые крошечные — микрометеороиды и межпланетные пылинки размером с миллиметр и меньше — бомбардируют атмосферу постоянно. Они практически безобидны: сгорают в верхних слоях или оседают на поверхность пылью. Обломки покрупнее, в основном астероидного происхождения, долетают до земли как метеориты, но и они редко представляют серьёзную угрозу.

Хотя бывают исключения. Иногда метеориты размером с софтбольный мяч пробивают крыши домов и повреждают автомобили. А в 2013 году над Челябинской областью взорвался метеорит шириной 17 метров — ударная волна выбила стёкла, и более 1500 человек получили ранения, в основном от летящих осколков стекла. Кстати, единственный подтверждённый случай, когда метеорит ударил человека, произошёл в 1954 году. Падения метеоритов массой около тонны случаются реже, но при ударе о землю они оставляют кратеры в несколько метров в поперечнике.

Настоящую опасность представляют лишь самые крупные объекты — те, что сталкиваются с Землёй в среднем очень редко. Именно они могут угрожать человечеству и всей жизни на планете.

Как люди узнали об угрозе

Мысль о том, что небесные тела могут упасть на Землю, появилась давно. Ещё английские астрономы Эдмунд Галлей и Исаак Ньютон, изучая Большую комету 1680 года, заметили, что её орбита пересекает земную. Но по-настоящему серьёзно об этом заговорили лишь в 1980 году.

Тогда физик-экспериментатор Луис Альварес из Калифорнийского университета в Беркли с коллегами представил доказательства: удар астероида или кометы диаметром около 10 километров вызвал массовое вымирание в конце мелового периода — 66 миллионов лет назад. Тогда погибли динозавры и большая часть морской жизни. Позже учёные нашли вероятное место удара — кратер Чиксулуб у северо-западного побережья полуострова Юкатан в Мексике. Это погребённая структура диаметром не менее 180 километров, образовавшаяся от падения объекта размером примерно 10 километров.

С тех пор исследователи заподозрили, что подобные катастрофические столкновения могли вызывать и другие массовые вымирания в истории Земли.

Что произойдёт при ударе

Последствия падения крупного астероида ужасают. Сразу после удара — чудовищные разрушения, землетрясения, огненные бури и гигантские цунами. Но это не всё. Столкновение такого масштаба выбрасывает в атмосферу огромное количество мелких обломков. Пыль поднимается высоко в небо, закрывая солнечный свет. Наступает так называемая «импактная зима» — длительное похолодание на всей планете. Фотосинтезирующие растения гибнут, за ними следует голод и болезни по всему миру.

Планетарная защита: первые шаги

В начале 1980-х астрономы в США, а затем и в других странах начали систематические исследования космической угрозы. Они поставили три задачи: точнее оценить риск столкновений, разработать программы обнаружения опасных объектов и понять, можно ли вообще защитить Землю от самых разрушительных ударов.

Одним из результатов этих усилий стала разработка шкалы для классификации потенциальной опасности вновь открытых объектов, сближающихся с Землёй.

Учёные и правительства сегодня активно занимаются планетарной защитой. Это включает обнаружение астероидов и комет, которые могут представлять серьёзную угрозу, и работу над способами предотвращения или смягчения последствий удара.

NASA вместе с другими федеральными агентствами ищет опасные астероиды и предупреждает другие ведомства о приближении или возможном столкновении таких объектов. С Федеральным агентством по чрезвычайным ситуациям (FEMA) налажено сотрудничество на случай, если удар неизбежен.

Одна из стратегий — кинетический перехват: использование невзрывного снаряда, который врезается в объект и меняет его орбиту. Первым экспериментом по проверке этого метода стала миссия DART (Double Asteroid Redirection Test) — первый в истории тест отклонения астероида.

Кстати, мы уже писали о том, что в 2026 году мимо Земли пролетят три астероида километрового класса — учёные успокаивают, что столкновения не будет, но сам факт таких сближений держит планетарную оборону в тонусе.

Любой объект, который рано или поздно может пересечь орбиту Земли, — потенциальная угроза. И речь не только о тех, кто уже регулярно приближается к нам: траектории некоторых тел со временем меняются, и то, что сегодня проходит мимо, завтра может встать на курс столкновения. В эту категорию попадают астероиды и короткопериодические кометы — их вместе называют околоземными объектами (NEO), — а также долгопериодические кометы, чья ближайшая к Солнцу точка находится внутри земной орбиты.

Короткопериодические кометы совершают полный оборот вокруг Солнца менее чем за 200 лет, поэтому астрономы, скорее всего, уже наблюдали их раньше. Они движутся в основном по плоскости Солнечной системы, где лежат орбиты большинства планет, включая нашу. Большинство известных астероидов, сближающихся с Землёй, ведут себя похоже: их орбиты наклонены к плоскости Солнечной системы менее чем на 20 градусов, а период обращения — менее трёх лет. Долгопериодические кометы — совсем другое дело: их орбитальные периоды превышают 200 лет, а часто — намного больше, и подойти они могут с любого направления.

От Метеорного кратера до Маникуагана

Насколько разрушительным окажется удар, определяют две главные вещи: масса объекта и его скорость относительно Земли. Вместе они дают полную кинетическую энергию, которая высвободится при столкновении. Типичный околоземный астероид врезался бы в нас со скоростью около 20 км в секунду, а долгопериодическая комета — быстрее, 50 км в секунду и выше. Для объектов диаметром менее нескольких сотен метров важно ещё и их физическое строение: от него зависит, как именно они разрушатся в атмосфере. А вот для крупных тел единственное, что имеет значение, — общая энергия удара. Поэтому оценки ущерба строят не на диаметре или массе, а на кинетической энергии, выраженной в мегатоннах тротила — тех же единицах, в которых измеряют мощность термоядерных бомб.

Земля уже хранит следы таких ударов. Метеорный кратер в Аризоне, он же кратер Барринджера, — яма диаметром 1,2 км, вырытая около 50 тысяч лет назад взрывом объекта с составом никель-железного астероида. Его диаметр составлял, по оценкам, всего около 50 метров — нижняя граница диапазона разрушительных ударов. Энергия, выделившаяся при этом, оценивается в 15–40 мегатонн. Для сравнения: бомба, уничтожившая Хиросиму в 1945 году, имела мощность всего 15 килотонн.

Есть и куда более масштабный пример — кратер Маникуаган в канадской провинции Квебек, один из крупнейших хорошо сохранившихся ударных кратеров на Земле. С Международной космической станции 28 апреля 2002 года его сняли во всей красе: кольцевое гидроэлектрическое водохранилище диаметром 70 км занимает центр кратера, а первоначальный внешний обод, достигавший 100 км в поперечнике, за миллионы лет стёрла эрозия. Удар, образовавший Маникуаган, произошёл примерно 210 миллионов лет назад, ближе к концу триасового периода, и, возможно, сыграл роль в массовом вымирании видов, случившемся примерно тогда же.

Энергия, которая стирает леса

Диапазон энергии, выделяющейся при ударах, огромен: от примерно 10 мегатонн до миллиарда мегатонн. В переводе на привычные масштабы — от 700 до 70 миллиардов раз мощнее хиросимской бомбы. Такой разброс соответствует околоземным астероидам диаметром от 50 метров до 20 км или долгопериодическим кометам примерно вдвое меньшего диаметра. Всё, что меньше 50 метров, сгорит или развалится высоко в атмосфере, и ущерб ограничится территорией в несколько сотен квадратных километров вокруг точки входа.

Удар по океану от объекта на нижней границе этого диапазона может оказаться страшнее, чем по суше: он породит огромные цунами, которые опустошат прибрежные районы на много километров вглубь. Последний известный разрушительный удар — Тунгусский — произошёл как раз на нижней границе и как раз над сушей. 30 июня 1908 года объект, по оценкам, до 50 метров в диаметре взорвался в небе над центральной Сибирью, повалив около 2 000 квадратных километров соснового леса.

Интересно, что, говоря об астероидной угрозе, мы часто представляем себе нечто вроде сцены из фильма-катастрофы: гигантский камень, несущийся на город. Но реальная картина сложнее и, пожалуй, тревожнее. Даже относительно небольшой объект — тот же 50-метровый, как Тунгусский, — способен стереть с лица земли целый регион. А уж если такой упадёт в океан, последствия почувствуют жители побережий на нескольких континентах. Именно поэтому астрономы так внимательно следят за каждым вновь обнаруженным околоземным объектом — и почему программы планетарной защиты существуют не ради фантастики, а ради вполне реальных расчётов.

Кстати, мы уже писали о том, что в 2026 году мимо Земли пролетят три астероида километрового класса — «убийцы планет», как их называют. Они разминутся с нами на безопасном расстоянии, но сам факт таких пролётов напоминает: небесные тела километрового размера существуют, движутся и иногда проходят совсем рядом. Пока — мимо.