15.02.2013 Коллекция метеоритов

К 2013-му году человечество предприняло несколько попыток раздобыть образец внеземного вещества. В основном оно, конечно, доставлено с Луны американскими и советскими экспедициями. Помимо этого удалось добыть образцы вещества кометы Вильда 2, астероида Итокава и солнечного ветра. Все эти попытки были очень дорогостоящими и очень рискованными, а в большинстве случаев количество доставленного вещества исчислялось долями миллиграмма. Между тем, на Землю постоянно падают метеориты, которые иногда называют межпланетными зондами для бедных: не нужно никуда лететь и снаряжать опасные экспедиции, нужно только ходить и собирать.

1

---

Метеориты известны с незапамятных времен, но только совсем недавно было признано их внеземное происхождение. Это произошло в XIX веке, и с тех пор они стали очень важным инструментом для исследования различных тел и эволюции Солнечной системы. Хорошо известна история о том, что французская Академия наук запретила исследовать метеориты и называть их камнями с неба, так как «с неба камни падать не могут». Считали, что это, возможно, какие-нибудь следствия извержений вулканов или просто мифы. Многие коллекции метеоритов были выброшены, поскольку «это всё томление духа». Такой печальный эпизод в истории, к сожалению, был, однако в начале XIX в. падения метеоритов стали хорошо документироваться, и все сомнения в их внеземном происхождении отпали.

2

---

Предполагается, что те метеориты, которые мы находим на Земле, в основном происходят из пояса астероидов. Когда в нём происходят столкновения, крупные тела разрушаются, их фрагменты постепенно мигрируют в центральную часть Солнечной системы и падают на Землю, на Луну и, вероятно, на Венеру и Меркурий. Несколько метеоритов имеют лунное происхождение: это вещество, которое было выбито с поверхности Луны, а потом упало на Землю. Предполагают, что часть метеоритов происходит с Марса, чему есть определенные доказательства. Нет ни одного метеорита, химический состав и структура которого заставили бы заподозрить его межзвездное происхождение.
Метеориты распадаются на несколько классов, и для многих из этих классов по спектральному сходству удается определить если не родительские астероиды, то, по крайней мере, близкие по химическим свойствам.

3

---

К сожалению, падение метеоритов иногда сопровождается неприятными эффектами, так как они входят в земную атмосферу с очень высокой скоростью, обладают огромной кинетической энергией, которая выделяется в той или иной форме при прохождении метеорита через атмосферу. По счастью, до сих пор это происходило без какого-либо ущерба для людей. Известны случаи, когда метеорит падал на машину, убивал чью-то корову, но это были отдельные эпизоды, которые никак не меняли общую картину. Единственным разрушительным явлением такого рода до недавнего времени оставался взрыв Тунгусского метеорита, который произошел в июне 1908 года. Однако он тоже нанёс минимально возможный ущерб, так как произошёл в безлюдной местности. Хотя разрушения, причиненные им, были достаточно велики, они практически не привели к потерям среди людей. Имеются лишь отдельные рассказы о том, что, возможно, какие-то местные жители всё же погибли при этом событии.

4

---

Всё изменилось 15 февраля 2013 года, когда в небе над Челябинском взорвался достаточно большой метеорит и ударная волна повлекла заметные разрушения и стала причиной ранений более тысячи людей. Событие это произошло в 9:23 по местному времени, и благодаря тому, что на очень многих автомобилях установлены видеорегистраторы, а в этот момент люди ехали на работу, накоплен гигантский видеоматериал о том, как это происходило. Поэтому сейчас есть возможность оценить и энергетику, и характер прохождения метеорита через атмосферу.
По всей видимости, это было достаточно небольшое тело поперечником от десяти до двадцати метров, которое вошло в атмосферу со скоростью около двадцати километров в секунду. В процессе прохождения через атмосферу оно практически полностью разрушилось, и никакие крупные фрагменты на Землю не упали, хотя, местность оказалась обильно усыпана мелкими фрагментиками, часть из которых попала к ученым. Химический состав этих фрагментов был проанализирован в Уральском федеральном университете, и выяснилось, что (вполне ожидаемо) Челябинский метеорит оказался представителем наиболее часто встречающегося класса метеоритов – обыкновенных хондритов. Они каменистые, с небольшим количеством металлов. Метеориты этого класса, как предполагается, являются образцами наиболее древнего вещества в Солнечной системе, остатками того строительного материала, из которого образовались планеты.

5

---

При вхождении метеорита в атмосферу со сверхзвуковой скоростью с ним происходят достаточно сложные процессы, характер которых зависит и от траектории метеорита, и от его химического состава, и от его структуры. Главным фактором на первом этапе вхождения метеорита в атмосферу является аэродинамическое давление, которое его разрушает. Если метеорит обладает не очень высокой механической прочностью (а исследования астероидов показывают, что это не слишком прочные тела), то в процессе продвижения через атмосферу он распадается на большое количество обломков, в результате чего площадь соприкосновения метеоритного вещества с атмосферой возрастает, а вместе с ней растёт и нагрев. В результате происходит очень быстрое выделение большого количества энергии, которое наблюдается на земле как очень яркая вспышка (наверное, не совсем правильно называть это взрывом). Такая вспышка наблюдалась в Челябинске, и очевидцы отмечают, что они чувствовали жар. Также может образоваться волна, которая чревата разрушениями.

6

---

Конечно, после того, как упал метеорит, первый вопрос, который задавали люди: почему не было сделано предупреждения и не сработали какие-то системы оповещения. По земным масштабам, тело размером в двадцать метров может показаться большим камнем, но с астрономической точки зрения, это очень небольшой фрагмент, который сложно поддается наблюдению. Кроме того, метеорит, упавший в Челябинске, заходил со стороны Солнца, что еще более затруднило его обнаружение. Даже при наличии специализированной системы наблюдения за околоземным пространством заметить приближение этого тела было бы очень и очень сложно.
Тем не менее, в истории уже есть по крайней мере один пример, когда тело даже меньшего размера было замечено примерно за сутки до его падения. Это произошло в октябре 2008 года, когда один из обзорных телескопов, работающий по программе обнаружения околоземных астероидов в Соединенных Штатах, зафиксировал объект, который приближался к Земле. Диаметр его был оценен примерно в пять метров, оперативно, в течение нескольких часов была определена его орбита, рассчитано примерное место и время падения. Оказалось, что всё это было сделано правильно, метеорит действительно упал в Судане, там и тогда, когда это было предсказано.
Таким образом, в принципе задача обнаружения подобных тел разрешима, но для того, чтобы это можно было делать уверенно, необходима специализированная сеть исследовательских телескопов.

7

---

Общее количество тел, подобных Челябинскому метеориту, в
окрестностях Земли достаточно велико. В 2009 году на орбите работал специализированный американский инфракрасный телескоп «WISE», в задачу которого среди прочего входила оценка численности опасных астероидов в окрестностях Земли. Благодаря наблюдениям на нём мы теперь можем примерно оценить, насколько богато околоземное пространство такими телами. Количество астероидов, размеры которых превышают километр, составляет около тысячи, и практически все они нам теперь известны. Остались не открытыми буквально несколько десятков, но они, скорее всего, будут обнаружены в ближайшее время. Хуже обстоит дело с астероидами в диапазоне размеров от ста метров до одного километра. Их численность, по результатам наблюдений на «WISE», оценивается примерно в двадцать тысяч, известно их порядка десяти процентов. Сейчас перед американскими астрономами поставлена задача заполнить этот пробел и обнаружить 90% астероидов размером больше примерно ста сорока метров.
Опасность продолжают представлять астероиды меньшего размера. Их гораздо сложнее контролировать, неизвестной остается их численность, хотя она, конечно, существенно превышает численность крупных тех. Счет может идти на сотни тысяч и миллионы, а известно нам малых астероидов пока очень и очень немного. Поэтому остаётся делом будущего и их обнаружение, и уж тем более вопрос, что с ними делать потом. Эти проблемы предстоит решить либо нам, либо, может быть, даже нашим потомкам, поскольку задача эта очень и очень непростая.