Смерть с небес

Хотя из-за удаленности взрыва его было сложно изучать, это также означало, что погибло всего несколько человек. Если бы взрыв произошел над Москвой или Лондоном, в течение нескольких минут погибли бы миллионы, так что, несомненно, это очень серьезная угроза. Тем не менее непосредственное воздействие взрыва ограничилось только той местностью. Вероятно, на расстоянии нескольких десятков километров от него никто не пострадал.

Но ведь не все падающие объекты имеют всего 50 м в поперечнике… и не все удары локальны.

Докучливый астероид

Тогда – 65 млн лет назад – день у динозавров совсем не задался.

Вообще-то недавние находки свидетельствуют о том, что у них не задалась пара миллионов лет. Имеются свидетельства о том, что климат Земли изменялся и многие виды уже находились в упадке. Существует множество доказательств того, что по геологическим меркам огромное число видов действительно вымерло практически в одночасье. Сейчас уже считается научно доказанным, что причиной этого стало столкновение с астероидом диаметром полтора километра, и при таких размерах термин «метеороид» будет совершенно неподходящим.

Несомненно, судя по результатам, он должен был быть большим. Разум отказывается представить опустошительные последствия, когда скала размером больше Эвереста промчалась сквозь атмосферу и ударилась о землю на скорости 15 км/с. Только представьте: когда астероид коснулся земли, его противоположная сторона еще не погрузилась в нижние слои атмосферы.

Точное значение энергии удара определить сложно, но она должна была составлять сотни миллионов мегатонн – это гораздо, гораздо больше, чем при взрыве самой большой атомной бомбы в истории. По сути, даже если взорвать все существующее на Земле ядерное оружие одновременно, детонация от удара убийцы динозавров была бы в миллион раз мощнее… и вся сконцентрирована в одной точке.

У динозавров выдался очень, очень плохой день.

Массивный удар запустил цепочку жутких событий, каждое из которых привело к разрушениям невообразимых масштабов.

Стремительно несущийся к земле астероид должен был породить массивную ударную волну, раскаляющую атмосферу на много километров вокруг. Яркий, как Солнце, он поджигал все, над чем пролетал, еще до удара о землю. А если чему-то и повезло пережить тот страшный жар, оно ощутило бы на себе силу гигантской ударной волны от астероида, прорывающегося со сверхзвуковой скоростью сквозь воздух.

Из-за больших размеров астероид едва ли замедлил свой полет или потерял какую-либо массу перед ударом о землю. Сейчас ученым известно, что место падения находится около полуострова Юкатан в Мексике. Он упал в океан, что неудивительно, так как вода покрывает 71 % поверхности Земли. Огромная часть Мексиканского залива, должно быть, мгновенно испарилась, когда при ударе гигантская энергия полета астероида преобразовалась в тепло. Залив относительно неглубокий, поэтому вода не сильно замедлила бы астероид перед ударом о континентальный шельф. Только скальные породы смогли прервать этот полет, и оставшаяся энергия мгновенно преобразовалась в тепло.

В этот момент то, что еще мгновение назад казалось жутким сценарием, превращается в совершеннейший апокалипсис, потому что одновременно происходит несколько событий. При ударе о земную кору все те миллионы мегатонн энергии высвободились в виде взрыва – расплавленные скальные породы и превратившаяся в пар морская вода разлетелись во все стороны. Шлейф пара и скальных частиц взмыл в небо на несколько километров, яркий и раскаленный, как Солнце. Само столкновение породило огромную подземную ударную волну, поражающую все вокруг на сотни километров от места падения, по сравнению с которой меркнут любые природные землетрясения.

За сотрясением земли последовала воздушная ударная волна, звуковой удар эпических масштабов. Все живое в радиусе 1000 км, не погибшее при первичном ударе, наверняка оглохло от этого раската.

Но те, кто находился рядом с Мексиканским заливом, в любом случае долго не протянули бы. Упав в воду, астероид вытеснил огромный объем океана как за счет ударной волны, так и за счет простого испарения от тепла. В результате возникло цунами, но цунами грандиозных масштабов.

В декабре 2004 г. землетрясение вызвало цунами высотой в несколько метров, двигавшееся не быстрей автомобиля, но приведшее к гибели четверти миллиона человек. Цунами от удара астероида было высотой в сотни метров и двигалось со скоростью почти 1000 км/ч.

Через несколько минут ревущая гора из миллиардов тонн морской воды обрушилась на побережье Техаса, оставляя за собой безжизненное пространство. Цунами прошло на несколько километров вглубь материка, убивая все живое на своем пути, с неистовством, с которым не сравнятся никакие опустошения от торнадо, урагана или землетрясения.

Но на этом апокалипсис не закончился. При ударе астероид пробил дыру в земной коре. От мощного столкновения расплавленные скальные породы взлетели на воздух со скоростью несколько километров в секунду. На таких скоростях каменные обломки взмывали в небо, выходя из атмосферы по баллистическим траекториям, как межконтинентальные ракеты. Возвращаясь на землю, эти выброшенные камни раскалялись и загорались, повторяя исходное событие в меньших масштабах, но миллионы раз. Пылающие скальные породы обрушивались ливнем с неба на тысячи километров вокруг места падения, вызывая во всем мире лесные пожары, которые разгорались все больше, окутывая Землю плотным облаком черного дыма.

По сути, огнем была охвачена вся планета.

Тем временем в эпицентре само место падения представляло невиданную на Земле картину. В земной коре образовался кратер диаметром 300 км и глубиной 30 км, а температура в нем достигала более 3000 °C. Устремляющаяся в него вода мгновенно испарялась, приводя к еще большим разрушениям, если таковые вообще были возможны.

На Земле не осталось непострадавших уголков. Повсюду полыхали пожары. Огнем был охвачен весь мир, сквозь темнеющую атмосферу проникало очень мало солнечного света. Со временем Земля остыла так сильно, что наступил ледниковый период, во время которого вымерли даже невероятно стойкие растения и животные, пережившие исходную атаку.

Совершенно случайно астероид попал на Земле в место, богатое известняком и другими минералами. Ударная волна от столкновения (а также от повторного входа в атмосферу выброшенных взрывом камней) привела к образованию из этих веществ нитратов, которые затем в воздухе преобразовались в азотную кислоту, дождем пролившуюся на планетe. Кроме того, при ударе из самого астероида высвободились хлор и другие химические вещества; катапультированные в верхние слои атмосферы, они смогли разрушить озоновый слой. Это уничтожило не только растительную жизнь, но и водные организмы. Пищевая цепочка на всей планете прервалась на самом фундаментальном уровне, и, когда пламя пожаров наконец утихло, до 75 % всей жизни на Земле было уничтожено.

Через некоторое время кратер остыл, пожары затухли, и земные природные циклы скрыли свидетельства катастрофы. Оставшиеся на Земле живые существа долгое время влачили суровое существование, но такое масштабное опустошение создало много свободных экологических ниш. Как всегда бывает, жизнь нашла свои пути, и Земля снова оказалась заселена.

Перенесемся вперед на 65 млн лет. Геологи, ведущие раскопки в слоях каменных пород, обнаружили значительную разницу в составе и цвете двух соседних пластов. Нижний пласт представлял собой скальные породы и окаменелости мелового периода, а верхний пласт – третичного. Это поразительное нарушение непрерывности, называемое границей К/Т – критский (меловой)/третичный, – оставалось загадкой в течение десятилетий, и не только среди ученых: поскольку оно обозначало конец эпохи динозавров, то привлекло внимание широкой публики.

После многолетних исследований появилось неоспоримое доказательство: в скальных породах на границе К/Т был обнаружен слой, содержащий иридий – это редко встречающийся на Земле элемент, но обычный для астероидов. Кроме того, во многих местах на Земле прямо над границей К/Т имеется слой сажи, вероятно свидетельствующий о пожарах в мировых масштабах. Оба факта прямо указывали на падение астероида. Чтобы закрепить успех, оставалось найти кратер.

В конечном счете он также был обнаружен, причем центр его находился прямо у оконечности полуострова Юкатан. Вы, возможно, думаете, что нет ничего проще, чем найти огромный кратер, но на деле это сложно. Многие приметы кратера были стерты миллионами лет эрозии. Плюс сам кратер, называемый Чиксулуб, настолько большой, что его можно увидеть только из космоса. Поразительно – вы можете стоять в самом центре и даже не подозревать об этом. Его так сложно измерить, что ученые до сих пор спорят о размерах и глубине.

Несмотря на разрушения мировых масштабов, вымирание бессчетного количества видов (включая, разумеется, динозавров, которые до той поры жили не тужили в течение поразительно долгого периода – 200 млн лет) и воздействие на окружающую среду, последствия которого ощущались столетиями, стоило бы отметить, что астрономы отнесли бы виновника – астероид около 10 км в поперечнике – к категории «маленьких».

Существуют астероиды гораздо, гораздо крупнее. Большинство из них никогда не приблизятся к Земле. Однако есть несколько астероидов примерно таких же размеров, которые не только приближаются к нам, но и имеют орбиты, пересекающие орбиту Земли. В их отношении столкновение с Землей – это не вопрос «а что, если». Это вопрос «когда».

У динозавров выдался очень плохой день, но, возможно, когда-то наступит и наш день.

Свалка космического оружия

Откуда же прилетают все эти камни?

Основная масса астероидов в Солнечной системе обращаются вокруг Солнца в так называемом поясе астероидов, или главном поясе, между орбитами Марса и Юпитера. На нескольких квинтиллионах квадратных километров пространства в виде сплющенного пончика, которое они занимают, их могут быть миллиарды. Большинство из них крошечные, размером с пылинку или горошину. Диаметр самого крупного и первого из открытых, Цереры, составляет почти 1000 км. 1 января 1801 г., в первый день нового столетия[2], итальянский астроном Джузеппе Пиацци обнаружил его, изучая небеса. Зная о предположении астрономов, что в промежутке между Марсом и Юпитером может скрываться маленькая планета, и, видя, что этот объект перемещается по небу от ночи к ночи, Пиацци решил, что наконец нашел ее. Однако через несколько лет в той же области были найдены еще несколько объектов. Всю группу назвали астероидами, что означало «подобные звездам»; они были слишком маленькими, находились слишком далеко и в телескопах того времени выглядели всего лишь светящимися точками.

В течение длительного времени происхождение астероидов оставалось загадкой. Сначала считали, что это обломки планеты, существовавшей между Марсом и Юпитером, которая по каким-то причинам была разрушена. Сегодня масса накопленных фактов свидетельствует о том, что астероиды – это осколки, сохранившиеся со времен формирования Солнечной системы. Из-за мощного гравитационного воздействия Юпитера эти фрагменты так и не смогли собраться в большую планету; силы тяготения крупнейшей планеты Солнечной системы разгоняли астероиды, увеличивая скорость их столкновений. Вместо того чтобы слипаться при столкновениях на низких скоростях с образованием более крупных объектов, они ударялись с высокими скоростями и рассеивались.

Ныне известны сотни тысяч астероидов. Многие были открыты благодаря твердой решимости: ночь за ночью астрономы припадали к окулярам телескопов, наблюдая за небом. Сегодня существуют автоматические телескопы – своего рода роботы, – которые сканируют небо по составленным программам. Затем значительные объемы накопленных данных анализирует компьютер в поисках движущихся объектов. В наши дни, вообще-то, человеку относительно редко выпадает шанс найти астероид.

Большинство известных астероидов вращаются вокруг Солнца в главном поясе, но не все. Со временем под воздействием разнообразных процессов, гравитационных и иных, форма орбиты некоторых астероидов из главного пояса может измениться. Орбиты некоторых могут становиться более вытянутыми, так что они будут сильнее приближаться и удаляться по сравнению с другими астероидами из главного пояса. Одни пересекают орбиту Марса, а другие – орбиту Земли.

Именно об этих других нам нужно беспокоиться.

Поиск объектов, пересекающих орбиту Земли (они называются околоземными объектами, а те, что представляют опасность, обозначаются как потенциально опасные объекты), ведется совместно во всем мире, однако по-прежнему в небольших масштабах – не более 20 астрономов заняты им постоянно, причем основные работы ведутся в США. Даже если бы работало больше наблюдателей, применяя более совершенное оборудование, астероиды малых размеров, диаметром около 1 м, все равно представляют опасность: их очень сложно заметить заблаговременно. На деле многие астероиды таких размеров обнаруживают лишь после того, как они пролетели мимо Земли. Вполне возможно, что первое предупреждение о небольшом столкновении масштабов Тунгусского метеорита мы можем получить в виде яркой вспышки в небе.

Поэтому астрономы продолжают поиски и надеются выявить следующего «нарушителя» задолго до встречи с ним, чтобы у нас было время что-то предпринять. Была поставлена цель – к концу 2008 г. найти 90 % всех астероидов диаметром свыше 1000 м, приближающихся к Земле. Таких объектов тысячи и тысячи, поэтому у астрономов полно работы. Несмотря на то что мы не уложились в официальные сроки, важно отметить, что с точки зрения статистики большое число астероидов с изначально неопределенной вероятностью столкновения было переведено в разряд «не представляющих опасности».

Двести лет мы знаем про астероиды и только сейчас осознали опасность, которую они представляют. У динозавров совсем не было шансов.

Армагеддон наших дней

Разумеется, большая разница между нами и динозаврами состоит в том, что у них не было космической программы.

Вы сто раз видели это в кино: обнаруживается астероид диаметром в несколько километров с орбитой, ведущей его прямиком к столкновению с Землей. Если ничего не предпринять, он сотрет нас с лица планеты. Берем команду бравых героев астронавтов, или нефтяников с нефтяной платформы, или военных. Они героически отправляются в космос, героически противостоят чудовищному астероиду и героически разносят его на клочки, которые без вреда проливаются звездным дождем на Землю на глазах зевак.

Ну да, выглядит героически. Есть только одна проблема: это не сработает.

Вообще-то, с этим сценарием много проблем. Например, нет никакой гарантии, что, взорвав астероид ядерным оружием, мы уничтожим его. Множество астероидов практически полностью состоят из твердого железа, поэтому ядерная бомба, возможно, лишь чуть-чуть нагреет такой астероид.

Даже если астероид состоит из скальных пород, нет никаких гарантий того, что ядерный взрыв рассеет его на мелкие кусочки. Во-первых, если он очень большой, ядерный заряд может не так уж сильно разрушить его. Но это также зависит от степени плотности астероида.

Было обнаружено, что некоторые астероиды имеют очень малую плотность, и сначала это ставило ученых в тупик. Плотность скальных пород составляет примерно 2–3 г/см3 (приблизительно в два-три раза больше плотности воды). Но некоторые астероиды имеют меньшую плотность. Например, астероид (253) Матильда, обращающийся вокруг Солнца между Марсом и Юпитером, имеет плотность примерно 1,3 г/см3. Он, должно быть, похож на пенопласт. Как такое возможно?

Когда у нас наконец появилась возможность наблюдать астероиды вблизи с помощью космических зондов, оказалось, что они сильно изрыты кратерами. Ясно, что астероиды атакуют своих собратьев: они ударяются друг о друга, оставляя гигантские рытвины на поверхности. Достаточно сильный удар может привести к тому, что астероид разлетится на куски. Но, если скорость удара будет чуть-чуть ниже критической, астероид не разорвет: он расколется от удара, однако фрагменты останутся на месте, как случается при ударе молотком по хрустальному яйцу. Собственные силы тяготения не дадут осколкам астероида разлететься, но он покроется трещинами и расселинами. По сути, это будет куча камней, подвешенная в пространстве.

Что получится, если попытаться взорвать что-то подобное ядерной бомбой?

Эксперт по астероидам, Дэн Дарда из Юго-западного исследовательского института в Боулдере, Колорадо, захотел это выяснить. Он обнаружил, что научные публикации об астероидах содержат не так уж много информации об экспериментах с веществом настоящих астероидов, поэтому решил устранить этот пробел. Он раздобыл пару метеоритов, осколков астероидов. Один был из плотных, твердых скальных пород. Второй был более пористым, и больше похож на астероид (253) Матильда, чем на кусок, скажем, кварца.

Свои образцы он принес в Исследовательский центр NASA им. Эймса в Калифорнии, который гордится своей необычной пушкой: с помощью сжатого воздуха она выстреливает снаряды со скоростью несколько километров в секунду.

Дарда поместил твердый образец в перекрестье прицела пушки и выстрелил в него металлическим шариком со скоростью 5 км/с. Как и ожидалось, метеорит взорвался, разлетевшись на сотни фрагментов.

Затем он поместил в перекрестье пористый образец скальной породы. При попадании шарика метеорит поглотил его и не разлетелся на куски.

«Что, если бы подобный объект приближался к Земле и вы старались его остановить?.. Какой был бы результат, если бы мы выстрелили в него неким снарядом на очень большой скорости для того, чтобы попытаться разбить его? Что, если для того, чтобы разбить его, вы бы попытались поместить рядом с ним небольшой ядерный заряд? Произошло бы именно то, что вы обычно ожидаете в случае твердого скального объекта?» – спрашивает Дарда.

«Вы берете кирпич, берете молоток, ударяете по кирпичу, и он разлетается на куски… вот что вы представляете себе, рассуждая о разрушении астероида.

Но если вы берете мешок с песком и бьете по нему тем же молотком, ничего не происходит. Вы просто слышите глухой звук удара, вот и все…»

Плохие новости для нас. Куча обломков прекрасно поглощает разрушительные удары, поэтому ядерный снаряд не уничтожит астероид. Если мы заметим, что на нас движется такой объект, мы можем бомбить его сколько угодно, а он будет лишь смеяться над нами, пока не врежется в Землю.

На самом деле, многие ученые переосмысливают идею уничтожения астероида ядерным снарядом. Даже если это осуществимо, взрыв приближающейся угрозы имеет огромный недостаток – вместо одного большого опасного объекта в результате образуются тысячи небольших потенциально опасных фрагментов. Это может показаться лучше, чем альтернатива (столкновение с одним гигантским астероидом), но даже камень диаметром 100 м может легко уничтожить большой город. Десять таких одновременных столкновений приведут к катастрофе вне зависимости от точки падения. Да, взрывная сила столкновений будет меньше, но они будут распределены по большей площади, сея разрушения во всем мире, вместо того чтобы быть сосредоточенными в одном месте.

Дарда указывает на еще одну опасность взрыва небольших астероидов. «Если рассмотреть космический состав типового астероида такого размера… в нем достаточно хлора и брома, чтобы уничтожить озоновый слой. Поэтому не важно, упадет ли этот объект в одном месте единой массой, или миллион всех тех мелких фрагментов, образовавшихся после взрыва, все равно обрушится на землю, испаряясь в атмосфере. В любом случае все очень опасные вещества попадут в нашу уязвимую атмосферу».

Тогда, может быть, лучше просто позволить небольшому астероиду упасть на нас, если уж остановить его невозможно?

Разумеется, это не годится, особенно если вы находитесь прямо в центре мишени.

Но, возможно, есть другое решение.

Одно из предложений – не сбрасывать бомбу на астероид, а взорвать ее рядом с ним. Если взорвать бомбу около астероида, скажем, на расстоянии нескольких сотен метров, выделится огромное количество тепла, от которого часть поверхности астероида испарится. Твердые скальные породы или металл превратятся в газ, и это газовое облако мгновенно рассеется, действуя как ракетный двигатель. Оно слегка подтолкнет астероид, сдвигая его.

Ненамного, но в космосе много и не нужно: каждый небольшой толчок делает свое дело. Если взорвать несколько бомб, можно на самом деле сгенерировать достаточную силу, чтобы существенно сместить астероид. Если сдвиг будет достаточным, астероид пролетит на значительном расстоянии от Земли.

А большое преимущество этой технологии в том, что она сработает и для кучи обломков, однако как – мы точно не знаем.

У этого метода есть несколько недостатков. Во-первых, необходимо значительное упреждение. Чем дальше астероид от Земли, тем меньше придется изменять его орбиту, чтобы он не столкнулся с нами. Большинство экспертов считают, что десяти лет будет достаточно, однако им было бы спокойнее иметь 20. Сотня лет вообще было бы идеально. Этот метод лучше сработает на астероидах меньших размеров, потому что их легче сдвигать, но маленькие астероиды более тусклые, соответственно их сложнее обнаружить. Запас времени будет меньше, поэтому ошибки будут недопустимы. Доставить к астероиду одну бомбу сложно; доставить 20 или еще больше – гораздо сложнее.

Другая проблема заключается в том, что практически невозможно предугадать, как взрыв повлияет на орбиту астероида. Его может быть достаточно, чтобы этот камень не попал в нас, или он может перевести его на такую орбиту, что мы столкнемся с ним на следующем витке вокруг Солнца.

Возьмем, например, астероид (99942) Апофис. Это камень диаметром примерно 250 м, пересекающий орбиту Земли, – потенциально опасный объект. При таких размерах и массе его падение вызвало бы значительные разрушения, при этом мощность взрыва составила бы 900 мегатонн (как минимум в десять раз мощнее, чем самый разрушительный ядерный взрыв в истории человечества). Апофис пройдет мимо Земли 13 апреля 2029 г.; в этот раз риска столкновения нет, но он пролетит так близко, что будет ближе к поверхности Земли, чем многие метеоспутники и спутники связи.

Астероид приблизится к нам настолько, что его орбита подвергнется значительному гравитационному воздействию Земли, а насколько она изменится, зависит от того, как близко он пройдет от Земли в 2029 г. Собственно, в космосе есть область, называемая «замочной скважиной», и, если Апофис пройдет сквозь нее, орбита его изменится именно настолько, что при следующем возвращении в 2036 г. он столкнется с Землей.

Эта критическая область не такая уж большая, но, так как мы недостаточно точно знаем траекторию Апофиса, полностью устранить вероятность того, что он пройдет через нее, мы не можем. Эти шансы крайне малы, может быть меньше 1 к 45 000, но изучить этот вопрос стоит.

А что, если Апофис проскользнет прямо в замочную скважину? У нас будет всего семь лет, на то чтобы сдвинуть его для предотвращения столкновения с нами. Лучше с самого начала не допустить его прохождения сквозь замочную скважину. Если мы доберемся до Апофиса ранее 2029 г., нам практически не придется даже толкать его; расчеты показывают, что будет достаточно изменить его скорость всего на несколько тысячных сантиметра в час. Так что можно подумать, что ядерный снаряд в подходящем месте сработает.

К сожалению, нет. Та замочная скважина не единственная: их десятки, тысячи. Первая замочная скважина определяет лишь путь Апофиса при его возвращении через семь лет; другие замочные скважины определяют его положение через 10, 12, 20 лет… вместо спасения, взрыв лишь позволяет нам выиграть немного времени, причем нет никакой гарантии, что мы сможем увести его от какой-нибудь другой замочной скважины или не отколем от него кусок или десять кусков, которые пройдут сквозь другую замочную скважину.

Ключевой вопрос заключается в контроле последующей орбиты, а взрыв ядерного снаряда не настолько деликатный[3]. Нам нужно найти способ поточнее управлять движением астероида.

Толчковая скорость

Вероятно, вы уже сообразили, что, может быть, бомба нам и не нужна. От удара астероида о Землю выделяется энергия, как при взрыве бомбы, так почему бы не попробовать атаковать сам астероид? Если толкнуть его достаточно сильно каким-нибудь снарядом, нам не понадобится ядерная бомба.

У этого метода есть очень большое преимущество: мы уже так делали. 4 июля 2005 г. (в День независимости, что вполне уместно) зонд NASA под названием «Проникающий удар» (Deep Impact) врезался в комету Темпеля-1, и вспышку от столкновения зарегистрировали сотни научных приборов во всем мире. Роль тарана сыграл медный снаряд массой 360 кг, направленный к комете со скоростью более 9 км/с. Мощность взрыва при столкновении составила примерно 5 т в тротиловом эквиваленте. Размеры образовавшегося кратера неизвестны; яркая вспышка и обломки скрыли место удара от камеры космического аппарата.