разбор

Челябинскому метеориту (помните его?) ровно 10 лет. Отвечаем на стыдные вопросы про него, другие метеориты, астероиды и даже болиды Откуда они прилетают? Каких размеров бывают? И могут ли убить все человечество?

Источник: Meduza

Ровно десять лет назад, 15 февраля 2013 года, яркая вспышка озарила небо над Челябинской областью — и тысячи людей стали свидетелями последних мгновений падения метеорита, фрагменты которого были позже обнаружены неподалеку от озера Чебаркуль. Благодаря многочисленным записям с видеорегистраторов, падение Челябинского метеорита стало самым задокументированным в истории. Особенно впечатлила реакция некоторых очевидцев — иногда невозмутимая до отрешенности. В результате падения никто не погиб (хотя были и разрушения, и пострадавшие люди), и это тоже способствовало тому, что о метеорите, пролетевшем над Челябинском, обычно вспоминают как о чем-то хорошем. Особенно на фоне событий следующих лет. В честь годовщины «Медуза» отвечает на стыдные вопросы про Челябинский и другие метеориты (а также про астероиды и даже болиды!)

Что все-таки упало под Челябинском? Метеорит, астероид или еще что-то?

На Челябинск упал метеорит. В целом о чем речь: о метеорите, астероиде или, скажем, о метеоре, — зависит от того, где находится интересующий нас объект.

Если он вращается вокруг Солнца — это астероид (или «малая планета», хотя астрономы не используют этот термин после 2006 года). Если речь про сгорающий в атмосфере Земли объект — метеор. Их еще называют «падающими звездами», хоть собственно к звездам они не имеют отношения: обычно это фрагменты астероидов или комет, хотя могут и вовсе быть неромантичным космическим мусором. Бывают еще болиды — это просто очень яркие метеоры.

Наконец, метеоры, которые не сгорели в атмосфере полностью и упали на Землю, называются метеоритами. Одним из них был Челябинский. Получается, что его следовало бы называть по-разному на разных этапах жизненного пути. Он был астероидом, пока не вошел в земную атмосферу. Оставался болидом — ярким метеором, — пока горел в атмосфере. И стал метеоритом после приземления.

Почему вообще астероиды превращаются в метеориты и падают на Землю?

Метеориты падают на Землю, потому что их притягивает гравитационное поле нашей планеты. Точнее, планета и астероиды притягивают друг друга, но, поскольку сила гравитации пропорциональна массе объекта, метеориты падают на Землю, а не наоборот.

Чтобы Земля «притянула» астероид, должны совпасть несколько условия: подходящие масса, расстояние, скорость и траектория. Для разных объектов значения будут разными. Потенциально опасными считаются достаточно крупные астероиды, которые приближаются на расстояние 7,5 миллиона километров.

Но почему тогда Луна не падает на Землю? Она ведь тоже притягивается

На самом деле Луна (как и любой спутник Земли, включая Международную космическую станцию) постоянно «падает» на Землю, но не может ее достичь, потому что испытывает влияние сразу двух факторов, которые компенсируют друг друга. С одной стороны, гравитация Земли тянет ее «вниз». С другой стороны, Луна все время движется «вперед» по орбите.

Астроном Дмитрий Вибе предлагает такое сравнение с брошенным вперед камнем:

Откуда на Землю прилетел Челябинский метеорит?

Ученые полагают, что «родительский» астероид Челябинского метеорита относится к Аполлонам — группе околоземных астероидов, которые регулярно пересекают орбиту нашей планеты и потому потенциально опасны.

Почему о нем так много писали? Он был каким-то особенным?

Челябинский метеорит стал мировой суперзвездой благодаря тому, что, во-первых, пролетел над относительно густонаселенными районами, что происходит нечасто, а во-вторых, встретился с Землей именно в 2013 году, когда у многих жителей России появились видеорегистраторы (что само по себе привлекало внимание даже западной прессы).

Упади он лет на десять раньше, ажиотаж, вероятно, был бы меньше. Кроме того, метеориту повезло с погодой: если бы тем утром в Челябинске было облачно, люди вообще могли не сразу понять, что ударная волна, выбившая стекла, вызвана падением космического объекта.

Дополнительное внимание к метеориту привлекли вызванные им разрушения. Повреждения — в основном разбитые стекла — получили 7320 зданий. За медицинской помощью обратились 1613 человек. При этом, к счастью, никто не погиб, благодаря чему его репутация не была испорчена.

Наконец, масса астероида, вошедшего в атмосферу над Челябинской областью, составляла около 11 тысяч тонн, а его диаметр — примерно 18 метров. Это довольно крупный объект — метеориты такого размера падают на Землю в среднем раз в сто лет.

Челябинский метеорит был больше или меньше Тунгусского, который упал примерно за сто лет до этого?

Меньше. Научный консенсус в отношении Тунгусского метеорита, если это вообще был метеорит, пока не достигнут. Среди последних выдвинутых учеными гипотез — железный метеорит размером 100–200 метров, пролетевший по касательной и создавший мощную взрывную волну, или каменный метеорит диаметром 50–60 метров, взорвавшийся в атмосфере. В любом случае размер того объекта был в несколько раз больше Челябинского метеорита.

Но до рекордов далеко и ему. Например, в канадской провинции Онтарио находится один из крупнейших ударных кратеров на планете. Он появился около 1,8 миллиарда лет назад в результате падения метеорита, диаметр которого мог достигать 15 километров. Еще более внушительный кратер образовался в Южной Африке после падения два миллиарда лет назад метеорита диаметром 20–25 километров.

Крупнейший импактный кратер на территории России гораздо моложе — расположенному на севере Сибири Попигаю всего 35 миллионов лет, а оставил его метеорит диаметром около пяти километров.

Что осталось от Челябинского метеорита после приземления?

То, что в конечном итоге упадет на Землю, зависит от размера и состава входящего в атмосферу астероида. Мелкие объекты обычно сгорают полностью, не успев достичь поверхности. Каменные тела чаще всего разрушаются в атмосфере, хотя наиболее крупные их фрагменты могут приземлиться. Наконец, железные метеориты более устойчивы к воздействию атмосферы и имеют больше шансов достичь поверхности. 

Челябинский метеорит был каменным, поэтому разрушился на множество фрагментов. Самый крупный из найденных — это несколько процентов от исходной массы тела.

Узнали ли ученые что-нибудь новое благодаря его падению?

Благодаря огромному массиву собранных данных, исследователи смогли изучить Челябинский метеорит, пожалуй, лучше, чем любой другой в истории. Вот несколько самых неожиданных открытий:

А прямо в людей метеориты когда-нибудь попадали?

Как минимум однажды метеорит действительно попал в человека. В ноябре 1954 года в американском штате Алабама упал метеорит, один из фрагментов которого пробил крышу дома и приземлился на 34-летнюю Энн Ходжес, дремавшую на диване. Метеорит задел ее бок и руку, оставив большой синяк. Женщина пережила это столкновение с «пришельцем из космоса» и умерла в 1972 году.

Как часто метеориты падают на Землю и можно ли предсказать, когда это произойдет?

Очень часто. Астроном Гонсало Танкреди подсчитал, что каждый год на Землю падает около 6100 метеоритов, то есть достаточно больших объектов, чтобы достичь поверхности. Получается примерно 17 метеоритов в день. Правда, подавляющее большинство из них приземляются в труднодоступных местах или вообще над океаном, так что никто не замечает их падения.

Предсказать появление некоторых метеоров довольно легко. Дело в том, что несколько раз в год Земля пересекает места скопления метороидов (то есть крошечных астероидов) — в такие моменты случаются метеорные потоки. Большинство из этих метеоров сгорают в атмосфере и не долетают до поверхности Земли. Среди самых известных потоков — летние Персеиды и ноябрьские Леониды. В отличие от них Аполлоны, из которых происходит Челябинский метеорит, пересекают орбиту Земли лишь время от времени, а сами эти скопления значительно меньше; отличаются они и происхождением.

Чтобы рассчитать, когда более крупные астероиды сблизятся с Землей (и оценить шансы столкновения), астрономы отслеживают их орбиты. Например, проект Catalina Sky Survey поставил своей целью каталогизировать не менее 90% околоземных объектов диаметром более 140 метров. Сейчас в его базе более 30 тысяч астероидов. Все они в несколько раз больше, чем Челябинский метеорит.

Это объясняет, почему падение Челябинского метеорита оказалось громким медийным событием, но осталось фактически не замечено астрономами. Он был слишком мал, чтобы ученые могли вовремя его заметить — все-таки основные усилия они тратят на отслеживание более крупных объектов. Кроме того, он прилетел со стороны Солнца вскоре после рассвета, что помешало, например, астрономам-любителям обнаружить его заранее.

В итоге Челябинский метеорит стал сюрпризом для всех: люди, чья работа заключается в изучении космических тел, прочитали о нем буквально в интернете. Например, ученые Лаборатории реактивного движения NASA впервые узнали о падении метеорита в России из твиттера — и только потому, что пиарщица организации проверяла свою ленту в нерабочее время.

По мнению ученых, чтобы заранее узнавать о приближении астероидов размером с тот, что упал под Челябинском, нужно проводить регулярную (почти ежедневную) съемку всего неба с помощью наземных телескопов.

В 2028 году NASA собирается запустить космический телескоп NEO Surveyor для поиска потенциально опасных объектов. И хотя его главная цель заключается в поиске крупных (больше 140 метров) астероидов, телескоп сможет находить и более мелкие объекты. Инициаторы проекта планируют определить частоту, с которой потенциально опасные объекты (любых размеров) будут сталкиваться с Землей в ближайшие 100 лет.

«Медуза» в России теперь не только «иноагент», но еще и «нежелательная» организация. Этот статус гораздо хуже прежнего. Тем не менее мы продолжаем работать. Нас по-прежнему можно читать. Это безопасно. Здесь — все ответы на тревожные вопросы.

Правда ли, что именно падение метеорита убило динозавров?

Похоже на то. В последние десятилетия сложился научный консенсус, что именно падение метеорита диаметром около 10 километров привело к тому, что 66 миллионов лет назад массово вымерли почти все динозавры (кроме предков современных птиц).

Среди главных аргументов в пользу этой версии — гигантский ударный кратер Чикшулуб подходящего возраста на полуострове Юкатан в Мексике, а также тонкий слой металла иридия, который находят в отложениях того времени. Если на Земле иридий встречается редко, то в космосе его полно. Кроме того, ударную гипотезу подтверждает моделирование древнего климата.

Кстати, в прошлом году ученые впервые нашли прямые доказательства массовой гибели живых существ в результате падения Чикшулубского метеорита: останки рыб с застрявшими в жабрах мелкими обломками, проткнутую куском дерева черепаху, яйцо с эмбрионом птерозавра, оторванную ногу динозавра с сохранившейся кожей, а также фрагменты самого метеорита.

Какова вероятность, что в будущем в Землю врежется гигантский астероид, который на этот раз убьет человечество? Как в «Не смотрите наверх» или в «Меланхолии»?

На заре своего существования Земля уже сталкивалась с протопланетой (то есть «зародышем» планеты) величиной с Марс. По одной из гипотез, в результате этого катастрофического столкновения образовалась Луна. 

Но сейчас астероидов размером с Землю в Солнечной системе нет. И вероятность того, что нашей планете в ближайшие века будет угрожать очень большой астероид, не очень высока: ученые неплохо изучили ближайшие к нам области Солнечной системы и потенциально опасные космические тела знают «в лицо». Все они находятся на стабильных орбитах и покидать их пока не собираются.

Однако опасность может исходить не только из Солнечной системы. Время от времени ученые открывают межзвездные объекты — например, астероид Оумуамуа. Теоретически среди них тоже могут оказаться и очень крупные объекты.

Но и метеорит величиной с 20-этажный дом может уничтожить все постройки в радиусе восьми километров от места падения. Хорошая новость в том, что астрономам неизвестны астероиды и такого размера поблизости от Земли, так что пока мы в относительной безопасности.

Но есть и плохая: даже маленькие метеориты вроде Челябинского способны причинить намного больший ущерб, чем в феврале 2013 года. Тогда он вошел в атмосферу под острым углом — метеор летел долго почти параллельно горизонту, растратив по пути большую часть энергии. Если бы он падал под другим углом к поверхности (скажем, 45 градусов), повреждения на земле были бы серьезнее.

Если ученые успеют заметить крупный метеор, несущийся в сторону Земли, сколько будет времени, чтобы собрать вещи и убежать?

Проект Института астрономии Гавайского университета ATLAS, который отслеживает потенциально опасные астероиды, способен обнаружить объект размером 140 метров за три недели до его прибытия на Землю, а 50-метровый астероид можно обнаружить примерно за неделю до столкновения. Так что времени на эвакуацию не самого крупного города должно хватить.

Хорошая новость в том, что чиновники уже начали готовиться к столкновению с гипотетическим астероидом. В 2016 году NASA и Федеральное агентство по чрезвычайным ситуациям США провели совместные учения, в рамках которых смоделировали обнаружение астероида размером 100–250 метров, который должен столкнуться с Землей через четыре года.

По сценарию на запуск миссии по отклонению астероида времени уже не оставалось, поэтому участники учений сосредоточились на определении способов донесения точной и своевременной информации до общественности, а также борьбе с фейками.

Проблема в том, что самая, пожалуй, реалистичная часть фильмов про астероиды касается всеобщего недоверия к экспертам. Что особенно хорошо показано как раз в «Не смотрите наверх». Пандемия продемонстрировала, что рациональные аргументы ученых могут убедить далеко не всех.

Можно ли сбить астероид, чтобы защитить Землю? Как в «Армагеддоне»?

Описанные в научной фантастике способы борьбы с астероидной опасностью, вроде использования ядерного оружия, не выглядят особенно эффективными с учетом современного уровня развития технологий. Но ученые не сидят сложа руки, и в 2022 году специалисты NASA отправили к астероиду Диморфос аппарат DART, чтобы столкнуться с ним и перевести на новую орбиту — по сути, изменить курс. Возможно, в будущем такие аппараты будут защищать Землю от астероидной опасности. 

При том маловероятном сценарии, что метеорит все-таки уничтожит жизнь на Земле, что будет с экипажем МКС?

Чтобы уничтожить жизнь на планете или как минимум все человечество, астероид должен быть очень большим — точно больше того, что упал 66 миллионов назад и привел к вымиранию большинства видов динозавров. Удары такого масштаба выбрасывают в околоземное пространство огромное количество расплавленной горной породы — часть ее сразу возвращается на Землю метеоритным дождем, а часть остается в космосе на миллионы лет. 

Учитывая, что МКС совершает один оборот вокруг Земли за полтора часа, уже в течение первых суток после удара она может до 16 раз пролететь сквозь облако частиц разного размера — от мелких до довольно крупных. Столкновение с ними приведет к разгерметизации станции и, вероятно, гибели членов экипажа. Если же им повезет и МКС не столкнется с выброшенными в космос обломками, без поддержки с Земли они смогут прожить около полугода.

Уф, хватит о страшном. Есть в метеоритах что-то полезное для науки или экономики?

Независимо от того, какой именно тип метеорита удалось обнаружить ученым — каменный или железный, — химический анализ его состава позволяет как понять историю этого конкретного объекта, так и лучше изучить эволюцию Солнечной системы в целом. Изучая метеориты, исследователи могут выяснить, какие процессы шли в эпоху, когда образовывалась Земля и другие планеты.

С точки зрения экономики метеориты тоже могут быть полезны, поскольку содержат редкие минералы и металлы. Исследуя их состав, ученые могут планировать миссии по добыче полезных ископаемых на астероидах. По оценке аналитиков, разработка только 10 ближайших к Земле астероидов может принести 1,5 триллиона долларов.

Могут ли метеориты доказать существование внеземной жизни? Или принести на Землю инопланетный вирус?

Микроорганизмы неплохо переносят негостеприимные условия открытого космоса, так что вполне могут пережить межпланетный полет на поверхности астероида или внутри него. Ученые уже находили органические соединения внутри метеоритов, но о доказательствах существования внеземной жизни речь пока не идет. Инопланетные вирусы людям тоже не попадались, хотя некоторые вирусы вполне комфортно себя чувствуют во время экспериментов с симуляцией марсианской атмосферы.