Космос - один из элементов, влияющих на земную жизнь. Рассмотрим некоторые опасности, угрожающие человеку из космоса.
Астероиды. Это малые планеты, диаметр которых колеблется в пределах 1 – 1000 км. В настоящее время известно около 300 космических тел, которые могут пересекать орбиту Земли. Встреча нашей планеты с такими небесными телами представляет серьезную угрозу для всей биосферы. По мнению ученых, астероид диаметром 5 – 10 км может за несколько часов выжечь всю планету и уничтожить человечество.
Вероятность столкновения астероидов с Землей равна примерно 10 -8 – 10 -5 . Поэтому во многих странах ведутся работы по проблемам астероидной опасности и техногенному засорению космического пространства. На сегодняшний день основным средством борьбы с астероидами и кометами, сближающимися с Землей, является ракетно-ядерная технология. С учетом уточнения траектории и характеристик опасных космических объектов (ОКО), а также запуска и подлетного времени средств перехвата требуемая дальность обнаружения ОКО должна составлять 150 млн. км от Земли.
Разрабатываемая система планетарной защиты от астероидов и комет основана на двух принципах: 1) изменении траектории ОКО; 2) разрушении его на несколько частей. На первом этапе разработки предполагается создать службу наблюдения за ОКО с таким расчетом, чтобы обнаруживать объект размером около 1 км за 1 – 2 года до его подлета к Земле. На втором этапе необходимо рассчитать его траекторию и проанализировать возможность столкновения с Землей. При высокой вероятности такого события должно быть принято решение по уничтожению или изменению траектории этого небесного тела. Для этой цели предполагается использовать межконтинентальные баллистические ракеты с ядерной боеголовкой. Современный уровень космических технологий позволяет создать такие системы перехвата.
Попытка смоделировать возможную ситуацию была предпринята 4 июля 2005 г. В комету Темпеле диаметром 6 км, находившуюся в тот момент на расстоянии 130 млн. км от Земли, прицельно попал снаряд весом 372 кг, выпущенный с американского космического аппарата Deep Impact-1. Произошел взрыв, эквивалентный 4,5 т взрывчатки. Образовался кратер размером с футбольное поле и глубиной с многоэтажный дом, при этом траектория кометы почти не изменилась. (Российская газета, 05.07.2005).
Тела размером менее 100 м могут появиться в непосредственной близости от Земли достаточно внезапно. В этом случае избежать столкновения путем изменения траектории практически нереально. Единственная возможность предотвратить катастрофу - это разрушить тела на несколько мелких фрагментов.
Солнечная радиация. Огромное влияние на земную жизнь оказывает солнечная радиация.
Солнце - центральное тело Солнечной системы, раскаленный плазменный шар. Источник солнечной энергии - ядерное превращение водорода в гелий. В центральной области Солнца температура превышает 10 млн. градусов Кельвина (пересчёт в градусы Цельсия: °С = K−273,15), расстояние до Земли – 149,6 млн. км.
Интенсивность солнечной активности характеризуется числами Вольфа (относительное число солнечных пятен), которые изменяются с периодичностью 11 лет. Установлена корреляция между 11-летним циклом солнечной активности и землетрясениями, колебаниями уровня пресных водоемов, урожаем сельскохозяйственных культур, размножением и миграцией насекомых, эпидемиями гриппа, тифа, холеры, а также числом сердечно-сосудистых заболеваний.
Солнечный ветер это поток ионизированныхчастиц(в основномгелиево-водороднойплазмы), истекающий изсолнечной коронысо скоростью 300-1200 км/с в окружающее космическое пространство. Достигая Земли, потоки солнечного ветра вызываютмагнитные бури.
Излучение Солнца, имеющее электромагнитную и корпускулярную природу, называется солнечной радиацией. Электромагнитное излучение Солнца лежит в диапазоне от самого жесткого гамма излучения, рентгена и ультрафиолета до метровых радиоволн, но основная его часть лежит в видимой части спектра. Корпускулярная солнечная радиация состоит в основном из протонов. Наиболее активной в биологическом отношении является ультрафиолетовая (УФ) часть солнечного спектра. Более короткие волны, опасные для человека, поглощаются озоном, кислородом.
В последнее время освещается вопрос о повышенной частоте возникновения рака кожи у лиц, подвергающихся избыточному солнечному облучению. Именно этим ученые объясняют большую частоту случаев рака кожи в южных районах по сравнению с северными.
Земной магнетизм (геомагнетизм). Магнитное поле Земли имеет исключительное значение для земных процессов: оно регулирует солнечно-земные взаимодействия, защищает поверхность Земли от частиц высокой энергии, летящих из космоса, оказывает влияние на живую и неживую природу. Магнитное поле используется для ориентирования в навигации, при разведке полезных ископаемых.
Магнитосфера Земли - это область околоземного пространства, физические свойства которой определяются магнитным полем Земли и его взаимодействием с частицами космического происхождения.
Магнитная буря - возмущение магнитосферы, которое сопровождается полярными сияниями, ионосферными возмущениями, рентгеновским и низкочастотным излучением.
В периоды магнитных бурь увеличивается количество сердечных приступов, ухудшается состояние больных гипертонией, возникают головные боли, бессонница, плохое самочувствие. По мнению специалистов это связано с образованием агрегатов кровяных телец (у здоровых людей в меньшей степени), замедлением капиллярного кровотока и наступлением кислородного голодания тканей. Магнитные бури также вызывают нарушение связи, систем навигации космических кораблей, возникновения вихревых индукционных токоввтрансформаторахитрубопроводахи даже разрушение энергетических систем.
В СанПиН 2.2.4.1191-03 «Электромагнитные поля в производственных условиях» впервые установлены временные допустимые уровни ослабления геомагнитного поля.
Радиационные пояса земли. Внутренние области земной магнитосферы, в которых магнитное поле Земли удерживает заряженные частицы (протоны, электроны, альфа-частицы), называется радиационным поясом Земли. Выходу заряженных частиц из радиационного поля Земли мешает особая конфигурация силовых линий геомагнитного поля, создающая для заряженных частиц магнитную ловушку. Захваченные в магнитную ловушку Земли частицы совершают колебательное движение в плоскости, перпендикулярной силовым линиям.
Радиационные пояса Земли представляют собой серьезную опасность при длительных полетах в околоземном пространстве. Длительное пребывание во внутреннем поясе может привести к лучевому поражению живых организмов внутри космического корабля.
Текст
Артем Лучко
Доподлинно известно, что более 99 % видов живых существ, которые когда-либо существовали на нашей планете, исчезли. И вряд ли человек будет жить вечно. Задаваясь вопросами о том, что угрожает нашему существованию, мы рисуем в голове апокалиптические картинки из сай-фай-фильмов о гигантском метеорите или нашествии инопланетных захватчиков. Но есть и менее кинематографичные, но вполне реальные сценарии, о которых мало кто задумывается. Некоторые из них мы решили перечислить в этом материале.
Cолнечные бури
Малейшие сбои в работе нашего гигантского термоядерного реактора - то есть Солнца, могут привести к тому, что на нашей планете может попросту стать либо слишком холодно, либо слишком жарко для поддержания жизни и необходимых ингредиентов для неё: а именно пригодной для дыхания атмосферы и воды в жидком состоянии. Солнце является довольно постоянной звездой, по сравнению с большинством других звёзд нашей Галактики, однако поток его излучения всё же изменяется на протяжении относительно стабильного 11-летнего цикла. Изменения эти составляют всего 0,1 %, но даже эта ничтожно малая цифра довольно серьёзно воздействует на климат Земли.
Умеренные бури происходят регулярно по 100-150 раз в год, однако солнечный супершторм может уничтожить значительную часть энергосистемы в развитых странах. Мощнейшей за всю историю измерений стала буря 1859 года, также известная как «Событие Кэррингтона». Корональный выброс был настолько мощным, что Северные сияния наблюдались по всему миру, даже над Карибами. Солнечный шторм привёл к нарушениям в работе телеграфных линий США. Но в середине XIX века не было серьёзной электрической инфраструктуры, а вот если бы такой катаклизм произошёл в наши дни, он бы вывел из строя трансформаторы высокого напряжения и оставил бы без электричества целые страны, отбросив нас на сто лет назад.
Гамма-всплеск
Солнце не единственная звезда, которая несёт угрозу для нашей планеты. Масштабные космические выбросы энергии наблюдаются в отдалённых галактиках, называются они гамма-всплесками. Это самые яркие электромагнитные явления происходят во время вспышки сверхновой, когда быстро вращающаяся массивная звезда коллапсирует, превращаясь либо в нейтронную звезду, либо в кварковую звезду, либо в чёрную дыру. При этом за несколько секунд вспышки высвобождается столько энергии, сколько Солнцем выделяется за 10 миллиардов лет.
Источники этих выбросов находятся на расстояниях в миллиарды световых лет от Земли, а в нашей Галактике гамма-всплеск случается примерно 1 раз в миллион лет, но если он произойдёт достаточно близко от Земли, то его последствия значительно отразятся на всём живом. По данным исследования 2004 года, гамма-всплеск на расстоянии около 3 262 световых лет может уничтожить до половины озонового слоя Земли, который является нашей главной защитой от ультрафиолетового излучения. При этом лучи от взрыва в сочетании с обычным солнечным излучением, проходящим через ослабленный озоновый «фильтр», могут вызвать массовое вымирание человечества.
Если гамма-всплеск произойдёт на расстоянии 10 световых лет (в таких пределах от нас находится около 10 звёзд) , это будет эквивалентно взрыву атомной бомбы на каждом гектаре неба, и на половине планеты всё живое будет истреблено мгновенно, а на второй половине чуть позже за счёт вторичных эффектов.
Супервулканы
Серьёзная опасность таится и в недрах нашей планеты. Известно, что извержения так называемых супервулканов, которых на Земле существует около 20, могут изменить на Земле климат и привести к самым страшным последствиям. Хорошо одно - в среднем такие извержения происходят раз в 100 тысяч лет.
Одну из наиболее опасных подземных сил несёт в себе Йеллоустонская кальдера, которая имеет размеры около 55 км на 72 км, и занимает треть территории знаменитого национального парка. Учёные установили, что вулкан извергался три раза, последний раз 640 тыс. лет назад. Вероятность нового гигантского извержения оценивается учёными в 0,00014 % в год.
Извержение Йеллоустонского вулкана грозит всему человечеству. По словам учёных, в стратосферу будет выброшено огромное облако, которое может зависнуть на долгое время, препятствуя проникновению на Землю солнечных лучей. Сокращение мощности солнечной радиации вдвое приведёт к глобальному неурожаю, а имеющихся на земле запасов продовольствия едва ли хватит на пару месяцев. Среднегодовая температура на Земле может снизиться на 12 градусов и вернуться на исходные позиции лишь через 2–3 года.
Другие менее крупные вулканы могут грозить страшными последствиями иного характера. Например, вулкан на острове Ла Пальма Канарского архипелага в случае извержения может вызвать гигантскую океанскую волну, которая способна затопить Карибы и огромные территории побережья США. Один из склонов вулкана нестабилен, и в случае если он начнёт извергаться, в океан может обрушиться скала массой в полтриллиона тонн. Она вызовет волну высотой в 650 метров, которой не составит труда быстро пересечь Атлантику.
Глобальная пандемия
Население нашей планеты продолжает расти, и при этом уже более 50 % людей являются жителями городов. Перенаселённость приводит к росту мутаций, а высокая плотность населения - к быстрому распространению заболеваний. Судя по всему, эта тенденция только сохранится, и в будущем нам следует ожидать появления новых страшных эпидемий, которые способны убивать целые города.
При этом антибиотики становятся всё более бесполезными, чем не на шутку озабочена Всемирная организация здравоохранения. Рост устойчивости к антибиотикам угрожает откинуть человечество в эпоху до изобретения пенициллина, когда самая пустяковая инфекция становилась смертельно опасной. «В связи с отсутствием оперативных и согласованных действий многих заинтересованных сторон наш мир вступает в эпоху, когда антибиотики теряют эффективность, и обычные инфекции и небольшие травмы, которые можно было излечивать в течение многих десятилетий, сейчас могут снова убивать, - говорит помощник генерального директора ВОЗ по безопасности здравоохранения доктор Кейджи Фукуда.
В общем, не сложно представить, как вспыхнет новая эпидемия чумы и врачи не будут иметь никакой возможности остановить её. Всем известно, что такое чёрная смерть, бушевавшая в середине XIV века и уничтожившая чуть ли не половину населения мира, на восстановление популяции после которой ушло аж 150 лет. Другая страшная пандемия произошла в 1918-1919 годах, когда от испанского гриппа умерли приблизительно от 50 до 100 млн человек (или около 5 % населения) . С нынешним уровнем урбанизации и развитием транспортной инфраструктуры дела будут обстоять только хуже.
В 2010 году команда специалистов эпидемиологов построила компьютерную модель вируса Нипах, после чего проследили за тем, как он будет распространяться и развиваться. Отчёт о результатах компьютерной симуляции лёг в основу фильма «Заражение ». Так что фантазии о смертельном вирусе неизвестного происхождения, который стремительно распространяется по всему миру, вполне могут стать реальностью.
Истощение ресурсов
Сколько ещё осталось нефти в недрах нашей планеты, никто точно не знает. Но по оптимистичным прогнозам, к 2050 году уже будет выкачана половина всего мирового нефтяного запаса (согласно обнародованным разведывательным данным) . «Первая и самая насущная проблема, с которой мы столкнёмся к тому моменту, - это завершение эпохи дешёвого природного топлива. Без преувеличения можно сказать, что именно запасы дешёвой нефти и природного газа лежат в основе современной обеспеченной жизни», - пишет литератор-фаталист Джеймс Г. Кунстлер.
Нефтяной кризис будет иметь ужасающие последствия, к которому большая часть населения мира не готова. И этот процесс затронет не только промышленно развитые страны. Со временем, когда нефть будет всё более редким ресурсом, более развитым странам придётся искать её там, где она ещё останется - у своих более слабых соседей. Настанет новый этап эксплуатации «бедных» стран «богатыми» странами: на Ближнем Востоке и в Африке будут развязываться всё новые вооружённые конфликты.
Дефицит нефти может спровоцировать острую нехватку и других необходимых для жизнедеятельности человечества ресурсов. Миллиарды людей будут голодать из-за всеобщей зависимости от ископаемого топлива. В итоге это всё может привести к возвращению к натуральному хозяйству.
Возможно, однажды человечество слезет с нефтяной иглы и заменит бензин спиртом, который будет добываться из кукурузы или сахарного тростника. Однако нет ни одного известного способа, с помощью которого мы можем производить редкоземельные металлы, а их потенциальных заменителей либо не существует в природе, либо они обладают недостаточными свойствами. А без этих веществ у нас не было бы ни смартфонов, ни компьютеров, ни электромобилей, ни всякой прочей электроники, а соответственно, и прогресса.
Согласно подсчётам учёных Йельского университета США, источники редкоземельных металлов истощаются с огромной скоростью. На данный момент около 95 % всех редкоземельных металлов добывает Китай, и совсем недавно его правительство ввело ограничения на экспорт некоторых элементов, а также удвоило на них цену для не китайских производителей.
Серая слизь
С развитием технологий человечеству стоит опасаться, что технологии эти выйдут из-под контроля и уничтожат своих создателей. Одной из гипотетических угроз является то, что футурологи называют серой слизью (Grey Goo) - самовоспроизводящуюся молекулярную нанотехнологию, которая не подчиняется человеку.
Впервые о возможности создания такой субстанции заговорил американский учёный Ким Эрик Дрекслер, которого называют «отцом нанотехнологий». Идею создания нанороботов учёный рассмотрел в своей книге «Машины создания». В оригинальной идее предполагалось, что микроскопические машины могут быть разработаны в лаборатории, но также могут получить свои свойства и случайным образом.
В 2010 году были впервые продемонстрированы нанороботы на основе ДНК, которые способны отыскивать и уничтожать раковые клетки, оставляя здоровые ткани невредимыми. Крошечные капсулы выделяют необходимые дозы лекарств при обнаружении цели и целенаправленно уничтожают «врага». В итоге выяснилось, что эти нанороботы могут существовать ещё месяц после смерти «хозяина».
Пока, разумеется, нанокиборги разрабатываются исключительно для блага людей, но в теории они вполне могут как созидать, так и уничтожать. Если в силу каких-то причин наноботы попадут в биосферу и начнут бесконечно размножаться, используя в качестве материала для создания своих копий всё, до чего смогут добраться, фактически они могут начать поглощать всё вокруг, включая саму планету. При этом гипотетическую «серую слизь» будет очень сложно уничтожить, так как будет достаточно одного сохранившегося репликатора, чтобы она заново начала размножаться. Если же такой робот попадёт в Мировой океан, то уничтожить его будет попросту невозможно.
Ядерный холокост
Пока в мире существует 7 стран, имеющих ядерное оружие, вероятность начала ядерной войны никак не может равняться нулю, несмотря на то что она может привести к вымиранию человечества или к концу современной цивилизации на Земле. Причины этой угрозы довольно очевидны: ядерный взрыв сопровождается разрушительной ударной волной, стирающей на пути всё вокруг, обжигающим световым излучением и проникающей радиацией, которая вызывает необратимые изменения в материи. Люди, даже не получившие значительных поражений непосредственно от взрыва, с большой вероятностью могут погибнуть от инфекционных заболеваний и химических отравлений. Велика вероятность сгореть в пожарах или оказаться замурованным в завалах.
Ядерный взрыв вызывает возмущение электромагнитного поля, которое выведет из строя электрическую и радиоэлектронную аппаратуру - то есть все линии связи, трансформаторы, полупроводниковые приборы, что приведёт к потере всех современных технологий.
Несмотря на все риски, которым подвергнется цивилизация, аналитики предполагают, что миллиарды людей тем не менее смогут пережить глобальную термоядерную войну. Но по её окончании может начаться ядерная зима. Повсеместные взрывы и пожары вынесут в стратосферу гигантское количество дыма и сажи. В результате солнечные лучи будут отражаться от этих частиц, и температура на планете повсеместно снизится до арктической, а выжившему населению придётся приспосабливаться к новым тяжелейшим условиям.
Невежество и глупость
Наиболее недооценённой угрозой для любого общества является невежество (бессознательное или осознанное) в сочетании с пассивностью и ленью. Оба типа невежества вскармливаются средствами массовой информации - главными инструментами политиков и корпораций.
Именно «культ невежества» является причиной того, что в XXI веке в мире существуют религиозные фундаменталисты, расисты, люди, поклоняющиеся власти и демонизирующие всех тех, кто этого не делает. Именно из-за повсеместного невежества всюду встречаются люди, которые отрицают глобальное потепление и эксплуатируют других ради личной сверхприбыли.
В «сытые годы» невежество растёт, а важность и необходимость образования становятся менее очевидными. Молодое поколение, пользуясь выгодами системы, которая была построена их предками, постепенно забывает, как и зачем эта система была построена. В конце концов, некомпетентные люди получают власть при поддержке большинства, тем самым поставив основы самой системы под угрозу.
Популизм и отсутствие компетенции несут реальную опасность для человечества. Так, например, исследователи из США (страны, которая в настоящий момент находится на пике процветания в результате технических достижений и эффективной экономической политики в XIX и XX веке) говорят о том, что этот пик можно интерпретировать как начало упадка. Хотя бы потому, что бывший кандидат в вице-президенты США Сара Пэйлин не знакома с элементарными научными теориями.
На рисунке выше представлен график, на котором синем отмечено развитие образования, а красным сопутствующее ему экономическое развитие со времён Древней Греции по наши дни. Хотя рисунок является довольно спекулятивным, подобные пессимистические взгляды весьма распространены среди футурологов.
Макс Тегмарк, профессор физики в Массачусетском технологическом институте, также считает, что человеческая глупость - самая большая проблема всего человечества, а искусственный интеллект - его крупнейшая экзистенциальная опасность. Люди с ограниченным интеллектуальным функционированием, игнорируя потенциальные катастрофические последствия, могут допустить, что искусственный интеллект разовьётся в нечто, способное уничтожить человечество.
Пятнадцатого февраля исполнилось пять лет со дня появления в небе над Челябинском крупного метеороида, вызвавшего переполох в городе и привлекшего к себе интерес астрономов всего мира. Что произошло в тот день? Может ли подобное повториться? Что человечество делает и может сделать, чтобы такие события, как минимум, не происходили внезапно, и чтобы мы, как максимум, нам научились парировать подобные угрозы? С этими вопросами редакция N + 1 обратилась к астроному Леониду Еленину, сотруднику Института прикладной математики РАН, для которого происшествие над Челябинском имело особое значение.
Пятнадцатое февраля 2013 года началось для меня неожиданно - в 7:30 утра мне позвонили из одной из госструктур с вопросом: «Что произошло над Челябинском?» Когда пришло понимание, что же все-таки произошло, главным вопросом стал другой: почему мы заблаговременно не обнаружили это тело? Пикантности ситуации добавляло и то, что в этот же день мимо Земли, но на безопасном расстоянии от нее, должен был пролететь известный околоземной астероид 2012 DA14, а за день до описываемых событий, выступая на пресс-конференции, я заверил собравшихся, что ни один из известных астероидов в ближайшем будущем нам не угрожает. Первый же беглый анализ данных с видеокамер показал, что болид не имеет никакого отношения к астероиду 2012 DA14, и стало понятно, почему этот метеороид подкрался к нам незамеченным... Но обо всем по порядку.
Для начала давайте разберемся, что это вообще за объекты, откуда они берутся, как их обнаруживают и почему челябинский гость физически не мог быть обнаружен существующими средствами контроля космического пространства.
Телескопы наизготовку
Первый астероид, сближающийся с Землей (АСЗ), был обнаружен в 1898 году. Впоследствии он получил номер 433 и имя - Эрос. Да, да, это тот астероид из сериала «Пространство» ("The Expanse"). В то время его орбита казалась уникальной, ведь большинство астероидов обращаются вокруг Солнца в Главном поясе астероидов, между орбитами Марса и Юпитера.
Спустя примерно 100 лет в области фиксации изображений произошла революция - фотопластинки ушли в историю, а на их место стали внедрять ПЗС -камеры. Переход от аналоговой информации к «цифре» произвел революцию и в астрономии, в том числе в области позиционных наблюдений малых тел Солнечной системы, к коим и относятся астероиды и кометы. Новая техника позволила быстро и с высокой точностью определять координаты небесных объектов, рассчитывать их орбиты и автоматизировать процесс обнаружения новых объектов на полученных кадрах, ведь раньше этим занимались вручную на устройствах, называемых блинк-компараторами.
Постепенно у астрономов появилось понимание, что объекты, подобные Эросу, достаточно распространены в Солнечной системе и что по теории вероятности они могут сталкиваться с планетами. Это был лишь первый шажок на пути к пониманию проблемы астероидно-кометной опасности (АКО).
В 1980 году ученые - отец и сын Альваресы - сформулировали теорию столкновения Земли с крупным небесным телом (диаметром 8–10 километров) в далеком прошлом и связали образование гигантского кратера Чиксулуб в Мексиканском заливе с вымиранием динозавров. Дальше - больше. Так, в 1983 году всего в 4,67 миллиона километров от Земли пролетела только что открытая комета C/1983 H1 (IRAS-Araki-Alcock). Размер ее ядра был сопоставим с телом, столкнувшимся с Землей 65 миллионов лет назад.
Последней каплей стало столкновение кометы P/1993 F2 (Shoemaker-Levy 9), а точнее цепочки ее осколков, c Юпитером. Комета была обнаружена в 1993 году, уже разорванной притяжением планеты-гиганта, и вопрос столкновения с планетой был лишь вопросом времени. Седьмого июля 1994 года 21 фрагмент кометы, каждый размером до двух километров, вошел в атмосферу Юпитера. Общее энерговыделение составило около 6 миллионов мегатонн, что в 750 раз больше всего ядерного потенциала, накопленного на Земле!
Рисунок 1. Количество открытых за последние десятилетия астероидов, сближающихся с Землей (АСЗ). Красным цветом обозначены объекты диаметром от километра и больше, оранжевым - 140 метров и более, синим - все остальные.
После всех этих событий в США была принята государственная программа поиска опасных небесных тел, сближающихся с Землей. В 1998 году первый обзорный телескоп заступил на дежурство. В течение нескольких лет по этой теме начали работать еще несколько инструментов, и результат не заставил себя ждать. На рисунке 1 изображена статистика открытий АСЗ с 1980 года, которая говорит сама за себя.
В настоящий момент по тематике АКО работают несколько выделенных инструментов с диаметром главных зеркал до 1,8 метра. Многие телескопы, начинавшие свою работу 20 лет назад, прошли модернизацию - на них были установлены новые ПЗС-камеры колоссальных размеров. Например, мозаика ПЗС-чипов телескопа Pan-STARRS имеет диаметр полметра. Назревает вопрос: ну сейчас-то мы бы уже смогли заблаговременно открыть челябинский метеороид? Нет! И вот почему.
Траектория движения метеороида над Челябинском
Трудно обнаружить
Все околоземные астероиды делятся на три семейства, в зависимости от их орбиты. Все они имеют афелии (наиболее удаленная от Солнца точка орбиты) вне орбиты Земли, поэтому их удается обнаруживать. Но ученые задались вопросом: а нет ли таких же объектов, обращающихся вокруг Солнца внутри орбиты Земли и опасно сближающихся с нашей планетой вблизи своего афелия?
Если орбита небесного тела находится внутри земной орбиты, то наблюдать его достаточно сложно, даже если это планета. Не зря Венеру называют «утренней звездой». Она видна на нашем небе в сумерках, вечером или утром. Но это очень яркий объект, а как же обнаружить небольшие астероиды на еще не темном, сумеречном небе? Такой опыт был поставлен. Телескоп, установленный высоко в горах, наводили на области над самым горизонтом, когда Солнце уже погружалось за него. Проницание телескопов (способность обнаруживать тусклые объекты) на светлом небе катастрофически снижается, но даже в таких условиях удалось открыть несколько объектов, которые отнесли к новому семейству околоземных астероидов. Этот опыт показал, что, если мы не видим какие-то объекты, это не значит, что их нет (эффект наблюдательной селекции).
Сразу отвечу на вопрос про применение радиотелескопов. Да, они могут работать и днем, но в настоящий момент их диаграмма направленности (угол зрения) очень мал и не позволяет осуществлять поиск объектов на больших расстояниях. Сейчас для лоцирования астероидов часто необходима оптическая поддержка - телескопы уточняют орбиту небесного тела и радиотелескоп наводится по уже уточненным координатам.
Челябинский метеороид не относился к этому семейству внутренних АСЗ (семейство Атиры), но приближался к нам со стороны Солнца, и в этом была главная причина того, что он не был обнаружен. Другая причина связана с его малым размером. До входа в атмосферу его диаметр составлял примерно 17 метров. Характерное время упреждения при обнаружении объектов такого размера - менее суток, когда они совсем близко подходят к Земле и современные телескопы могут их детектировать.
Кстати, челябинское событие достаточно сильно встряхнуло умы ученых, занимающихся проблематикой АКО. Ранее считалось, что объект менее 50–80 метров в диаметре не сможет причинить большого вреда людям, так как сгорит в атмосфере. События над Челябинском показали, что это не так. Все разрушения были вызваны не столкновением самого тела с поверхностью Земли, а с воздушным взрывом на высоте примерно 19 километров. Напомню, что пострадало более тысячи человек. Если бы это произошло над густонаселенными районами Европы или Японии, пострадавших было бы значительно больше. Так что сейчас ученые понимают, что поиск астероидов декаметрового размера (десятки метров в поперечнике) является важной задачей АКО.
Для такого поиска стали привлекать крупные телескопы, работающие по астрофизическим и космологическим задачам. Например, модернизированный 4-метровый телескоп, занимающийся поиском темной энергии, - Dark Energy Camera (DECam). Через несколько лет в Чили должен заработать обзорный телескоп нового поколения - Large Synoptic Survey Telescope (LSST), с диаметром главного зеркала 8,3 метра! Этот инструмент намного расширит область обнаружения небольших околоземных объектов. Но все это не решит проблему внутренних АСЗ.
Рисунок 2. Либрационные точки (точки Лагранжа). Точки L1, L4, L5 особенно удобны для того, чтобы, переместившись к ним, оценивать угрозу Земле со стороны летящих к ней астероидов.
Для ее эффективного решения необходимо запускать поисковые телескопы в космос, и не просто в космос, а подальше от Земли. Например, в либрационные точки (точки Лагранжа) L1, L4, L5 (рисунок 2). В этом случае мы будем смотреть на Землю как бы сбоку, что позволит обнаруживать опасные объекты, приближающиеся к нашей планете со стороны Солнца. По теоретическим расчетам, еще большую эффективность обнаружения даст размещение космических аппаратов на орбите Венеры или Меркурия.
Техническая реализация таких проектов осложнятся необходимостью передачи больших объемов данных на огромные расстояния. Для точки L1 это 1,5 миллиона километров, для L4/L5 - 150 миллионов километров, ну а для орбиты Венеры оно колеблется от 38 до 261 миллиона километров. Здесь потребуется найти баланс между двумя подходами. Что лучше, передавать «сырые» кадры на Землю и уже тут, на мощных компьютерах, выжимать из них максимум информации - в нашем случае детектировать даже самые тусклые объекты - или передавать только измерения, а всю упрощенную обработку вести на борту? Скорее всего, будет применен симбиоз обоих подходов. И это только одна из многих сложных технических задач, которые придется решить ученым и инженерам.
Теоретические проработки таких миссий ведутся, в том числе и в России. Только после того как мы сможем массово обнаруживать внутренние АСЗ и изучать их популяцию, мы сможем закрыть один из вопросов АКО в части обнаружения опасных объектов. Но это еще не все. Хорошо, спросите вы, мы обнаружили объект, летящий на столкновительной траектории к Земле, а что дальше?
Микроскопические исследования челябинского метеорита
Еще труднее «сбить»
Если говорить реально, то пока мы можем лишь рассчитать время и место падения. То есть, оповестить специальные службы и постараться эвакуировать население из опасного района. Для этого нужно увеличивать характерное время упреждения с нескольких часов до нескольких суток. Если говорить о парировании угрозы, то тут все не так просто. Если это экстренный случай и опасность грозит нам в самом ближайшем будущем, то выбор невелик - это либо чисто кинетическое воздействие (удар болванкой), либо взрывное, вкупе с кинетическим (заглубляем заряд и подрываем его).
Вроде бы все красиво и даже достаточно реализуемо. Малые тела мы уже успешно бомбардировали, заряд есть, дежурные носители-перехватчики можно создать, но есть не несколько «но».
Во-первых, этот подход касается только сравнительно небольших объектов. Хорошая новость заключается в том, что подавляющее большинство больших АСЗ мы уже знаем и реальной угрозы, на горизонте пары сотен лет, они собой не представляют. Но остаются еще неизвестные кометы, которые, как мы видим, могут приближаться к Земле.
Во-вторых, чтобы попасть в объект, надо хорошо знать его орбиту, а для этого требуется длительное время наблюдения (наблюдательная дуга). Если же объект обнаружен за несколько суток до столкновения, даже если у нас перехватчик стоит под парами, то можем и не попасть.
И в-третьих, описанные выше методы не контролируемые - то есть, разрушив один большой объект, мы можем получить облако осколков, которые войдут в атмосферу, и далеко не все из них сгорят. И тут еще вопрос, что лучше: один большой объект или рой его осколков. Или мы можем кинетическим воздействием сдвинуть астероид не так, как нам хотелось бы, переместив его, к примеру, на орбиту с еще большей вероятностью столкновения. Поскольку мы не пишем сценарий нового блокбастера, то все может пойти далеко не так, как задумано…
Если объект опасен для нас в среднесрочной перспективе, на интервале десятков лет, то тут можно использовать методы мягкого и, что немаловажно, контролируемого воздействия. Для неподготовленного человека они могут показаться достаточно странными, но они действительно могут сработать, если у нас в запасе есть десятки лет. Например, мы можем разместить вблизи астероида небольшой космический аппарат, который будет притягивать астероид - так же как и астероид будет притягивать к себе аппарат, но, конечно, с большей силой, ведь огромная глыба намного массивнее. В этом случае мы можем очень точно рассчитать воздействие и предсказуемо, очень медленно, изменить орбиту небесного тела.
Можно посадить космический аппарат на поверхность астероида и менять его орбиту двигателями малой тяги. Посадка на астероид или ядро кометы давно не фантастика - это уже было реализовано. Можно даже покрасить астероид! Да-да, покрасить одну сторону астероида в белый цвет, чтобы она отражала солнечный свет, а вторая, неокрашенная сторона при этом нагревалась, излучая тепловую энергию, способную придать астероиду дополнительное ускорение (эффект Ярковского). Зная форму астероида и параметры его вращения вокруг своей оси, можно рассчитать, как именно необходимо его окрасить для достижения требуемого результата.
Таков краткий обзор проблематики АКО, хотя, конечно, эта тема намного обширнее и глубже. Есть те, кто говорит, что эта проблема не заслуживает внимания, ведь вероятность крупного столкновения очень мала. Да, это так, и задача настоящих ученых - не пугать, а предупреждать. Пусть вероятность и правда очень мала, но и цена бездействия - миллионы и миллиарды жизней, а может, и судьба всей цивилизации. У человечества есть все для того, чтобы не пойти по печальному пути динозавров (хотя для нас падение небесного тела в Мексиканском заливе оказалось счастливым событием - первые млекопитающие вытянули тогда свой счастливый билет).
Поэтому нам необходимо сделать все, чтобы сохранить наш мир, и это относится, конечно, не только к астероидно-кометной опасности. Всем добра и почаще смотрите на ночное небо - оно очень красиво и таит еще много загадок, которые нам предстоит разгадать!
Леонид Еленин
До тех пор пока существование внеземных цивилизаций не доказано, можно лишь предоставить волю фантазии и голливудским воротилам о том, как бы выглядело инопланетное вторжение на Землю. Однако за пределами нашей планеты есть и другие опасности, потенциально угрожающие нашему существованию. Некоторые из них маловероятны, другие же за многострадальную историю Земли уже случались и вполне реальны…
Внеземные цивилизации погибли?
Летом 1950 года в кафетерии Лос-Аламосской лаборатории итальянский физик и нобелевский лауреат Энрико Ферми (одна из ведущих фигур американского проекта создания атомной бомбы) вел неформальную беседу с тремя другими физиками. Выслушав доводы своих коллег в пользу существования в Галактике великого множества высокоразвитых цивилизаций, Ферми спросил: «Ну и где они в таком случае?»
Как ни странно, этот вопрос, получивший название «парадокса Ферми», имеет в наше время куда большую известность, чем все научные достижения великого итальянца. В развернутой формулировке этот парадокс звучит так: «Законы природы едины повсюду во Вселенной, поэтому любая высокоразвитая цивилизация располагает теми же научно-техническими и технологическими возможностями, что и человечество». Имея космолеты, способные развивать скорость хотя бы около 10% скорости света, цивилизация могла бы расселиться по всей Галактике и колонизировать пригодные для жизни планеты всего за несколько миллионов лет - срок ничтожный по космическим меркам. Поэтому если бы в Галактике действительно существовали многочисленные цивилизации, первые из них добрались бы сюда миллионы (а то и миллиарды) лет тому назад. Но в таком случае само по себе отсутствие инопланетян на Земле является убедительным доказательством отсутствия высокоразвитых внеземных цивилизаций как таковых.
Конечно, со времен разговора Ферми с коллегами выдвинуто много гипотез, объясняющих этот парадокс. Одна из гипотез заключается в том, что возникающие цивилизации недолговечны - каждую из них в конце концов уничтожает космическая катастрофа. Такое предположение наводит на грустные мысли - может, человечество ждет та же судьба? Какие космические катастрофы могут грозить нашей цивилизации?
Прямое попадание
Наиболее очевидной угрозой является возможное падение на землю астероида или кометы. Напоминанием об этой угрозе являются гигантские кратеры, оставшиеся на поверхности нашей планеты от столкновений с астероидами в прошлом. Достаточно вспомнить 10-километровый Чиксулубский астероид, упавший на Землю 65 млн лет назад, - событие, по мнению многих ученых, положившее конец эре динозавров. От этой катастрофы остался ударный кратер, находящийся на полуострове Юкатан, диаметром около 180 км и глубиной до 17-20 км.
Еще больше по размерам кратер Вредефорт, расположенный в Южной Африке. Образовавшийся два миллиарда лет назад кратер имеет диаметр 250 километров. Можно только гадать, какой планетарной катастрофой стало столкновение с астероидом, приведшее к появлению этого кратера (жизнь на Земле в ту эпоху ограничивалась бактериями, но если бы на Земле существовали сложные организмы, они бы, вероятно, были полностью уничтожены).
К счастью, люди, в отличие от динозавров, могут хотя бы попытаться защитить себя от астероидной угрозы. При нынешнем развитии техники от внезапно появившегося астероида человечество будет защищаться ударами ракет с атомными или термоядерными зарядами. В будущем, несомненно, будут созданы более совершенные механизмы «астероидной обороны».
Геомагнитные бури
Однако технический прогресс, делающий жизнь комфортной и способный защитить от многих угроз, в некоторых отношениях делает человечество более уязвимым. Напоминанием об этом служит событие, произошедшее 28 августа 1859 года. В тот день выброшенные Солнцем облака заряженных частиц, достигнув Земли, вызвали колебания электрического и магнитного поля чудовищной силы. Полярное сияние в ночь с 28-го на 29-е число охватило все небо от полюсов и до экватора (его наблюдали даже жители тропической Кубы). Стрелки магнитных компасов крутились как сумасшедшие, телеграфные системы выходили из строя одна за другой-линии передач искрили, телеграфная бумага загоралась. Так на Землю пришла мощнейшая за историю наблюдений геомагнитная буря 1859 года, также известная как Событие Кэррингтона (названная так в честь наблюдавшего в тот день за Солнцем астронома), или Солнечный супершторм.
Через два дня магнитное поле пришло в норму, огни на небе погасли, а повреждения на телеграфных линиях были вскоре исправлены. Человечество в итоге отделалось легким испугом - грубые механизмы XIX века были неуязвимы для геомагнитной бури любой мощности. Но трудно даже представить последствия от такой солнечной активности для продвинутой современной техники, управляемой электроникой. В наши дни солнечный супершторм, аналогичный произошедшему в 1859 году, станет планетарной катастрофой. Электромагнитный удар из космоса просто выжжет всю незащищенную электронику на планете, так что человечество, ставшее заложником собственного технического гения, ждет тяжелое испытание.
Улицы будут забиты остановившимися легковушками, автобусами, грузовиками (все они управляются электроникой), причем вышедшие из строя машины вызовут множество аварий. Пострадавшие в авариях будут долго ждать помощи врачей - ведь машины скорой помощи, а также пожарные и полицейские машины тоже не будут заводиться. Все, что питалось от аккумуляторов или от электросети, перестанет работать. Все, что окажется в небе, - вертолеты и самолеты - скорее всего, выйдет из строя и разобьется.
Как можно видеть, повторение событий 1859 года в сегодняшнем мире будет означать полное крушение всей технологической базы человечества во всем мире - ведь одновременно выйдут из строя как устройства, управляемые электроникой, так и питающие их энергосистемы. На восстановление работы промышленности и воссоздание энергосистемы уйдут месяцы хаоса и голода - хватит ли у человечества воли продержаться столько времени без социального взрыва и последующей за ним анархии?
Страх и ужас сверхновых
Впрочем, катаклизм на Солнце напрямую угрожает лишь управляемой электроникой технике. Гораздо более страшной (хотя и значительно менее вероятной) угрозой является взрыв сверхновой звезды в космических «окрестностях» Солнечной системы. Такой катаклизм способен выжечь все живое на поверхности нашей планеты. Излучение уничтожит озоновый слой в атмосфере, а радиация «стерилизует» поверхность Земли. Ведь вспышка сверхновой звезды - один из самых грандиозных катаклизмов во Вселенной.
Сверхновая возникает на последних стадиях существования звезды с массой, значительно превосходящей солнечную. Существование звезды определяется соотношением между силами гравитации, стремящимися сжать звезду, и давлением излучения звезды, «распирающим» ее изнутри. Когда излучение оказывается недостаточным, чтобы компенсировать огромное гравитационное поле звезды, светило начинает сжиматься, причем это сжатие происходит с ускорением. Плотность и температура вещества в центре звезды растет, что в какой-то момент вызывает катастрофический «взрыв внутрь» - процесс при этом сопровождается выделением колоссального количества энергии.
Сверхновая на короткое время начинает сиять ярче, чем все звезды Галактики, вместе взятые. В результате космический взрыв приводит к гибели самой звезды (ее остатки становятся нейтронной звездой или даже превращаются в черную дыру) и катастрофическим последствиям для планет в ближайших звездных системах. Между тем звезда Бетельгейзе - близкий, по космическим меркам, сосед Солнечной системы - может взорваться в самом скором времени.
И все же взрыв сверхновой покажется незначительным событием в сравнении с катастрофой, которая происходит при столкновении черных дыр. Согласно расчетам ученых, энергия столкновения двух «средних» черных дыр равна энергии, выделяемой в пространство триллионами триллионов звезд, эквивалентных Солнцу. И такая энергия выделяется в невероятной вспышке в течение очень короткого промежутка времени! Столкновение черных дыр - событие редкое даже в безбрежных просторах космоса, но если уж оно случится, жизнь будет уничтожена на всех планетах целой галактики.
Однако в ближайшем будущем человечеству нет резона опасаться чего-то подобного. Гораздо более вероятным является такое развитие событий, при котором цивилизация в итоге уничтожит саму себя…
Сегодня стало известно, что астрономы Крымской астрофизической обсерватории обнаружили 400-метровый астероид, который в 2032 году может столкнуться с Землей. (РИА-новости)
Ученые всего мира постоянно изучают нашу Вселенную. Многие открытия последнего времени действительно шокируют. И чем дальше ученые углубляются в тайны Вселенной, тем больше опасностей они находят для нашей планеты именно со стороны космоса. В нашей статье мы собрали наиболее опасные из них. (фото и иллюстрации: открытые источники)
Астероиды-убийцы
Астероид «Апофис»
В 2004 году астероид «Апофис »
(такое название дали ему годом позже) оказался слишком близко от Земли и сразу же вызвал всеобщее обсуждение. Вероятность столкновения с Землей была выше, как бы то ни было. По специальной шкале (Туринской) опасность в 2004 году была оценена в 4, что является абсолютным рекордом.
В начале 2013 года ученые получили более точные данные относительно массы Апофиса. Оказалось, что объем и масса этого астероида на 75% больше, чем предполагалось ранее — 325 ± 15 метров.
«В 2029 году астероид Апофиз окажется к нам ближе, чем наши собственные коммуникационные спутники. Он будет настолько близко, что люди увидят, как Апофис пройдет мимо Земли, невооруженным глазом. Даже не понадобится бинокль, чтобы увидеть, настолько близко этот астероид пройдет. С вероятностью 90 процентов, Апофис не ударится о землю в 2029 году. Но если Апофис пройдет на расстоянии 30406 км, он может попасть в гравитационную замочную скважину, узкий участок в 1км шириной. Если это произойдет, земная гравитация изменит траекторию движения Апофиса, что вынудит его вернуться и упасть на Землю, семью годами позднее, 13 апреля 2036 года. Гравитационный эффект Земли изменит орбиту Апофиса, который приведет к тому, что Апофис вернется и упадет на Землю. В настоящее время шансы Апофиса нанести Земле смертоносный удар в 2036 году, оцениваются как 1:45000.» — из документального фильма «Вселенная. Конец Земли — угроза из космоса».
В этом году ученые NASA заявили, что возможность столкновения Апофиса с Землей в 2036 году практически полностью исключается.
Не смотря на это, стоит помнить: все, что пересекает орбиту Земли, может однажды упасть на нее.
Возможные места падения Апофиса в 2036 году (источник: Paul Salazar Foundation)
Гамма-всплески
Ежедневно во вселенной несколько раз появляется яркая вспышка. Этот сгусток энергии — гамма-излучение . По мощности он в сотни раз мощнее всего ядерного оружия на Земле. Если вспышка произойдет достаточно близко к нашей планете (на расстоянии 100 световых лет) — гибель будет неизбежна: мощный поток радиации просто-напросто сожжет верхние слои атмосферы, исчезнет озоновый слой и все живое сгорит.
Ученые предполагают, что вспышки гамма-излучения происходят вследствие взрыва крупной звезды, которая как минимум в 10 раз крупнее нашего Солнца.
Солнце
Все, что мы называем жизнью, было бы невозможно без Солнца. Но эта самая яркая планета не всегда будет дарить нам жизнь.
Постепенно Солнце увеличивается в размерах и становится горячее. В тот момент, когда Солнце превратится в красного гиганта, а это примерно в 30 раз крупнее теперешних размеров, а яркость возрастет в 1000 раз — все это расплавит Землю и ближайшие планеты.
Со временем Солнце превратиться в белого карлика. Размером оно станет примерно с Землю, но по прежнему будет в центре нашей солнечной системы. Светить оно будет уже намного слабее. В конце концов все планеты охладятся и замерзнут.
Но до этого момента у Солнца еще будет шанс погубить Землю другим способом. Без воды жизнь на нашей планете невозможна. Стоит жару Солнца увеличиться настолько, что океаны превратятся в пар — все живое погибнет от недостатка воды.
При подготовке материала использовались данные научно-популярного документальный фильма «Вселенная» 2007г.