Наскільки серйозною є астероїдна загроза

15 лютого 2013 (дві тисячі тринадцятого) року над Челябінськом (що в Росії) в атмосферу влетів астероїд, масивніший, ніж Ейфелева вежа.
А потім на висоті 30 кілометрів він вибухнув.
Яскравість спалаху була більшою, ніж яскравість Сонця.
Але оскільки болід вибухнув дуже високо, звуку знадобилося 90 секунд, щоб дійти до землі, де ударна хвиля завдала відчутної шкоди.
- Отже, на усіх цих відео, де люди: "Погляньте! Що це було?"
- Вони бачать димовий слід у небі.
- "Ого, неймовірно!"
- А потім, коли ви думаєте, що все закінчилося, приходить ударна хвиля, яка вибиває вікна.
- Тисячі людей отримали поранення уламками скла, тому що вони дивилися крізь вікна.
Ударною хвилею було пошкоджено тисячі будівель і поранено понад 1500 (півтори тисячі) людей.
Челябінський інцидент викликає певну розгубленість, оскільки саме на цей день вчені передбачили, що близько до Землі пролетить астероїд.
І вони мали рацію.
Через 16 годин після події в Челябінську астероїд Дуенде пролетів на відстані 27 000 кілометрів від земної поверхні.
Це ближче, ніж супутники на геосинхронній орбіті.
Але незважаючи на правильне передбачення цього зближення, вчені взагалі пропустили інший астероїд, який вибухнув над Росією.
І насправді це відбувається постійно.
Нам не дуже добре вдається виявляти астероїди до зіткнення.
За останні 32 роки понад 1200 (тисячу двісті) астероїдів розміром більше метра зіткнулися із Землею.
З цієї кількості заздалегідь ми виявили лише п’ять, і щоразу до зіткнення лишалося менше доби.
Чому ж, попри всі наші технології, наземні телескопи, не кажучи вже про космічні обсерваторії,.. чому нам не завжди вдається виявити небезпечні астероїди завчасно?
Яка імовірність того, що достатньо великий астероїд знищить більшу частину (якщо не все) життя на Землі?
І якби ми побачили, що один такий наближається, то що могли б вдіяти?
[вибух]
Астероїди - це уламки, що лишилися з часів формування Сонячної системи.
Чотири з половиною мільярди років тому каміння, пил та газ зібралися гравітацією у розплавлені протопланети.
Важкі елементи (метали), як-от залізо, нікель та іридій занурилися вглиб, утворивши ядро, а легші - на кшталт силікатів - лишилися на поверхні.
Деякі з цих протопланет стали сучасними планетами.
Але багато інших внаслідок зіткнень розбивалися на шматки.
Ці уламки продовжували обертатися навколо Сонця, і врізатися один в одного, розбиваючись на іще менші фрагменти.
Саме ці уламки й стали астероїдами.
Ось чому деякі астероїди є кам'янистими конгломератами гірських порід, і називаються "купами щебеню".
А інші астероїди - переважно металеві, оскільки є частинами ядер протопланет.
- Отже, це залізний метеорит.
- Фактично, це частина ядра маленького планетарного тіла, ніби маленької планети з диференційованими надрами, що утворилася чотири з половиною мільярди років тому.
- Після втрати зовнішніх шарів це ядро було розбите зіткненням з іншим астероїдом.
- Це найдавніший об'єкт, який ви коли-небудь бачили.
Більшість астероїдів мають стабільні орбіти між Марсом і Юпітером, у головному поясі астероїдів.
Але орбіти деяких з них близькі до орбіти Землі.
Їх відносять до навколоземних об’єктів.
Вони є предметом пильного спостереження через потенційну загрозу для нас.
У своїй останній книзі Стівен Гокінг назвав падіння астероїда найбільшою загрозою для життя на Землі.
Але пошук астероїдів - це дуже важка справа, з кількох причин.
Більшість з них виявлені наземними телескопами.
- [проф. Д. Джуїтт] Отже, ви берете послідовні знімки: один, два, три,.. один, два, три, чотири,..
і шукаєте... рухому точку.
- Вона рухається, тому що обертається навколо Сонця.
- В той час, як далекі зірки й галактики не рухаються.
Але треба уважно дивитися. Астероїди не дуже великі.
Їхні розміри варіюються від метрів до кілометрів.
І в безмежжі космічного простору їх дуже легко не помітити.
Навіть найменші з них можуть завдати серйозної шкоди.
"Челябінський" астероїд був приблизно 20 метрів у діаметрі.
Це як два шкільні автобуси.
До того ж астероїди мають нерівну і темну поверхню, яка відбиває лиш близько 15% (п'ятнадцяти відсотків) світла.
Тож найкраща можливість побачити їх - це коли вони повернуті до нас освітленою частиною.
Саме тому понад 85% відомих навколоземних астероїдів були виявлені в секторі 45° (сорок п'ять градусів) на небі просто навпроти Сонця.
Це називається опозиційним ефектом.
Таким чином, біля Землі може бути дуже багато потенційно небезпечних астероїдів, які досі невиявлені.
Будь-який астероїд, що наближається з боку Сонця, просто неможливо побачити.
Саме це й сталося з "Челябінським" об'єктом.
Наразі ми виявили й каталогізували понад мільйон астероїдів, переважна більшість з яких належить головному поясу.
24 000 (двадцять чотири тисячі) з них є навколоземними об’єктами, за якими потрібно особливо пильно стежити.
Тому що одразу після виявлення астероїда важко визначити, чи зіткнеться він із Землею.
- Якщо ви щойно виявили об’єкт, і у вас є дані за кілька днів, то ви не зможете визначити траєкторію руху, оскільки у вас є лиш ця крихітна дуга.
- І щоб передбачити рух в майбутньому, потрібні багаторічні спостереження.
- Але навіть якщо у вас є досконалі спостереження, існує фундаментальна межа того, наскільки далеко в часі можна передбачити.
- Це пов'язано з кількома ефектами.
- Перший: на рух навколосонячних астероїдів впливає не лише Сонце.
- Планети також чинять гравітаційний вплив на навколоземні астероїди, і можуть помітно змінити їхню орбіту.
- Це називається динамічним хаосом.
- Тобто через певний час ви не можете встановити, де буде астероїд.
- І на практиці це означає, що ми не можемо точно передбачати рух більш ніж на 100 років у майбутнє.
- Тож максимальний час, на який взагалі можна робити передбачення розташування тіла, - це 100 років.
І це дуже важливо, оскільки ми знаємо напевне, що якщо якийсь астероїд все ж влучить, наслідки будуть драматичними.
[легка музика]
Це Аризонський метеоритний кратер.
Його ще називають кратером Беррінджера, на честь інженера Деніела Беррінджера, який першим припустив його метеоритне походження.
До 1950-х (тисяча дев'ятсот п'ятдесятих) років вважалося, що це вулканічний кратер.
Але Беррінджер був упевнений, що кратер з'явився внаслідок удару залізного метеорита.
У 1903 році він отримав погодження на гірничі роботи, і почав буріння з метою пошуку метеорита, який, на його думку, коштував понад мільярд тогочасних доларів.
- Так. Гроші - найкращий мотиватор.
- Вони думали: - "Гей, ми можемо отримати багато заліза!"
- Тож вони почали бурити дно кратера, але нічого не знайшли.
- Потім почали шукати в інших місцях кратера.
- І це тривало роками, десятиліттями.
- Вони бурили стіни.
- "А раптом метеорит летів під кутом?"
Власне, так і було.
- "Можливо, залізо поховане десь під якоюсь стіною."
- Вони продовжували.
- Там зараз можна побачити ці сліди.
- Вони бурили вздовж стін, і нічого...
- Їм було невідомо, що коли у вас є удар на великій швидкості, - то це не те саме, що кинути камінь у стіну, коли він пробиває у ній отвір, або просто відскакує.
- Це вибух. Це фактично і є вибухом.
- Швидкість астероїда становить приблизно 30 кілометрів на секунду.
- Його кінетичної енергії достатньо, щоб повністю випарувати невеликий астероїд.
- Він перетворюється на газ.
- Надзвичайно гарячий газ, з величезним тиском.
- Тож він вибухає, формуючи кратер.
- Астероїд припиняє своє існування.
- Маленькі шматочки можуть лишитися.
- Але 50-м (п'ятдесятиметрове) тіло практично знищується.
- Тобто, Беррінджер шукав те, чого не існувало.
[Дерек] - Він 27 років бурив кратер, сягнувши глибини у понад 400 метрів.
Але те, що він шукав, випаровувалося під час удару 50000 років тому.
П'ятдесятиметровий астероїд, не набагато більший за Челябінський, вивільнив енергію, що еквівалентна 10 мегатоннам тротилу.
Це в 600 разів більше енергії вибуху ядерної бомби над Хіросімою.
Таким чином, те, що найбільше нагадує падіння астероїда - це дуже потужний ядерний вибух.
[вибух]
- Це реальний розмір черепа тиранозавра.
- І я подумав, що це така класна штука, тож я купив цю модель.
- Динозаври вимерли через падіння астероїда розміром 10 кілометрів, 65 мільйонів років тому.
- Тож, існує такий критичний розмір (приблизно кілька кілометрів), коли вибух вивільняє стільки енергії, що це має глобальний ефект.
[вибух]
- Під час такого вибуху величезні маси речовини викидаються аж у космос.
- Викинуті уламки облітають Землю і падають повсюди, навіть на протилежному боці планети.
- Це означає, що все небо засвічується непроглядною стіною метеорів.
- Уявіть собі, що блакитне небо в безхмарний день, як-от сьогодні, набуває червоного кольору, ніби вас помістили в доменну піч.
- Першим ефектом зіткнення після власне самого вибуху в місці падіння, було те, що небо стало потужним джерелом тепла, нагріваючи все на поверхні.
- Тобто тварини на поверхні могли просто "спектися".
[Дерек] - Живцем.
- Так, "підсмажилися" заживо.
- Єдині тварини, у яких був шанс вижити, - це ті, що жили в норах під землею, або, можливо, у воді.
- Вони могли потім заселити сушу, оскільки екологічні ніші звільнилися через вимирання непташиних динозаврів.
[Дерек] - А яка ймовірність падіння на Землю 10-кілометрового чи більшого астероїда?
- Упродовж вашого життя - якщо ви житимете 100 років - 10-кілометрові астероїди, як той, що пов'язують з крейдовим вимиранням, падають приблизно один раз на сто мільйонів років.
- Імовірність зіткнення з таким - один на сто мільйонів.
- А ваш шанс загинути від такого астероїда - один на мільйон.
- Але оскільки нам відомо, що астероїдів розміром 10 кілометрів, траєкторії яких перетиналися б із Землею в найближчі сто років, немає, то ваш ризик померти насправді дорівнює 0.
- Завдяки спостереженням ризик зменшився з одного на мільйон до нуля.
[Дерек] - Отже, хороша новина: за час нашого життя не буде масового вимирання через астероїд.
Але існує експоненційно більше астероїдів менших розмірів.
На кожен 10-кілометровий астероїд припадає близько тисячі кілометрових астероїдів, які також можуть заподіяти значної шкоди.
- Наслідки від одно- чи двокілометрових астероїдів будуть локальними, але все ж катастрофічними.
- Це означає, що він не знищить увесь світ, але може зруйнувати якусь із європейських країн, як-от Францію чи Німеччину. Мої улюблені країни.
- Територія таких країн може бути спустошена падінням астероїда розміром один-два кілометри.
[Дерек] - А нам відомі усі астероїди такого розміру?
- Вважається, що ми виявили понад 90%, ну, можливо, 98% таких астероїдів; нам відомі їхні орбіти, тож ми можемо обґрунтовано прогнозувати їхні рухи на наступні 10 років.
- Може здаватися, що зараз у нас усе гаразд.
- Але як щодо тих, які трохи менші, ніж 1 кілометр?
- Як щодо 800-метрових (восьмисотметрових)?
- Вони можуть спричинити важкі наслідки.
[Дерек] - І схоже, що саме ці астероїди наразі становлять для нас найбільшу загрозу.
Кількасотметрові астероїди достатньо великі, щоб знищити місто, але недостатньо великі, щоб ми виявили достатню їх кількість.
- Ми пропускаємо дуже багато 100-метрових об'єктів.
- А вони достатньо масивні, щоб завдати значної шкоди залежно від місця падіння.
[Дерек] - Наприклад, знищити місто?
- Так. Вибух може зруйнувати будівлі, викликати величезну пожежу.
- А якщо таке тіло вріжеться в Землю, то вибух викине уламки, які на великій швидкості потім падатимуть назад на Землю, знищуючи все на сто кілометрів навколо.
[Дерек] - І щось подібне може статися, скажімо, завтра?
- Так, може.
[нервовий сміх]
Якщо ми побачимо, що такий астероїд летить на нас, які наші шанси?
Тобто, чи можемо ми щось вдіяти? І якщо так, то що саме?
- Ні.
[Дерек] - Чи можемо ми уникнути...
- Ні. Тут ми нічого не можемо зробити.
- Я був у комітеті, який розглядав цю ситуацію 10 років тому.
- Один варіант - підірвати бомбу поруч з ним.
- Це перше, що спадає на думку.
- Невідомо, як це спрацює.
- Навіть якщо ми влучимо, і вибух відбудеться на його поверхні чи під нею, незрозуміло, що буде потім, тому що внаслідок вибуху фрагменти астероїда розлітаються в різні боки.
- Хмара уламків розширюється, але гравітація знову збирає їх разом у таку собі "купу щебеню".
- Якщо це від початку не була "купа щебеню", що цілком ймовірно, враховуючи минулі зіткнення.
- Важко змоделювати й передбачити вибух "купи щебеню".
- Друга ідея - м'яко подіяти на астероїд, прикріпивши до нього ракету, щоб змінити його траєкторію.
- Таке зміщення траєкторії руху може унеможливити зіткнення астероїда із Землею.
- Однак підрахунки показують, що жодна з наших ракет не може цього зробити.
- Ми поки не знаємо, як прикріпити ракету до астероїда.
- Адже він обертається.
- І щоб помітно змінити його траєкторію, ракета повинна працювати століттями.
- А тепер забудьте про бомби та ракети.
- Ще одна ідея - випаровувати поверхню астероїда лазером.
- Але в нас немає достатньо потужних лазерів, і ми не можемо виготовити лазери, якими можна було б робити це з Землі.
- Їх потрібно винести в космос; а це іще складніше.
- Також є ідея, що астероїд можна загорнути у фольгу, щось на кшталт харчової.
- Можливо, це найкраща ідея.
- Та все ж і вона не спрацює, тому що ми не знаємо, як її втілити.
- Як вивести в космос стільки фольги, щоб нею можна було огорнути астероїд, і, змінивши його радіаційні властивості, вплинути на його траєкторію.
- Правда полягає в тому, що наразі немає способу змінити траєкторію руху астероїда розміром у кілометр.
[Дерек] - Який міг би зруйнувати країну...
- Так, в нас немає відповіді.
[Дерек] - А 10-кілометровий?
- Це безнадійно, в тисячу разів гірше.
- Коли ми обговорювали ці грандіозні ідеї, одну за одною,.. жодна з них не може бути втілена.
- Зрештою ми дійшли до простої думки, що якби ми могли вирахувати, куди впаде астероїд, над яким містом вибухне, то могли б евакуювати звідти людей.
- А тоді ми подивилися на історію евакуацій, на випадки, коли попередження з'являлись, скажімо, за тиждень до руйнівного урагану, який міг викликати повінь в місті.
- І ми побачили, що й евакуація також не спрацьовує.
- Евакуація однаково малоефективна, оскільки з міста веде обмежена кількість доріг.
- Якщо з міста виїжджатимуть мільйони людей, достатньо однієї поломки автомобіля - і шлях заблокований.
- Із зони ураження намагатимуться виїхати мільйони людей, і їм навряд чи вдасться, тому що всі дороги будуть заблоковані.
- Тож, навіть евакуацію міст, яка здається обнадійливо реальною і швидкою, організувати дуже складно, оскільки потрібно охопити величезну кількість людей.
- Мабуть, єдиний розумний вихід у цій ситуації - це продовжувати робити те, що ми можемо робити: виявляти такі об'єкти, вивчати їхні траєкторії, будувати телескопи й розміщувати їх у космосі.
- Це буде найкращим внеском у дослідження астероїдних загроз.
- І коли ми виявляємо якийсь об'єкт, який може бути небезпечним, то зосереджуємося на ньому, залучаємо всю свою техніку, і серйозно з максимальною мотивацією думаємо, як відвернути його з його шляху на зіткнення.
[Дерек] - Якщо ви турбуєтесь про кінець світу через падіння астероїда, дозвольте заспокоїти вас: існує багато інших потенційних глобальних катастроф.
Ось на цій "мапі апокаліпсису" мій друг Дом з каналу Domain of Science зібрав їх докупи,тож якщо ви хочете дізнатися, який з цих жахливих сценаріїв найімовірніший, подивіться відео на його каналі.