Пять вопросов о Челябинском метеорите

Текст: Руслан Сафин

Фото: Исторический музей Южного Урала

Даже спустя семь лет после падения челябинского метеорита в этой истории не всё ясно. Журнал «Миссия» выбрал пять распространённых и интересных вопросов о событиях 15 февраля 2013 года и попросил ответить на них физиков и астрономов, которые занимались изучением метеорита с самого первого дня и продолжают делать это до сих пор.

1. А что, если на самом деле это был не астероид, а ракета, и от нас до сих пор скрывают правду? Ведь камни не могут взрываться.

Николай Горькавый, доктор физико-математических наук:

Взрыв — это быстрое выделение большого количества энергии. Неважно, в чем эта энергия была заключена — в куске урана, в бочке динамита или в быстро летящем камне. Любой школьник может рассчитать, каким колоссальным количеством энергии обладает астероид весом в 13 тысяч тонн, мчащийся со скоростью 19 километров в секунду. Всю энергию этот космический гость выделил при ударе об атмосферу. Ведь для тела, летящего с такой скоростью, воздух не податливее камня. Легко вычислить, что давление атмосферы разрушает каменную глыбу ещё на высоте в 30–40 километров, что и случилось с челябинским болидом. Масса топлива в земных ракетах измеряется в сотнях и тысячах тонн. Не существует ракет, химическое топливо которых при взрыве могло выделить энергию, эквивалентную взрыву 500 тысяч тонн динамита. А именно такая энергия освободилась при падении челябинского суперболида. Если это был бы ядерный взрыв, он породил бы радиоактивные осадки, которые неминуемо зарегистрировали бы станции слежения по всему миру. Это сразу бы стало известно, потому что у других стран нет никаких причин скрывать информацию о взрыве российской «ракеты». Так что миф о секретных взорвавшихся ракетах базируется исключительно на физическом невежестве.

Есть убедительные свидетели давнего взрыва астероида. Не скажу, что эти свидетели живые, но они вполне красноречивы — это динозавры. Десятикилометровый астероид, который взорвался в районе Карибского моря, уничтожил всю популяцию динозавров на Земле. Единственные оставшиеся в живых родственники динозавров — это птицы. Глядя на чирикающих воробьёв и синиц, вспоминайте огромных динозавров, которые не верили астрономам и тому, что небесные камни могут взрываться. Можете взять хороший бинокль и посмотреть на Луну. Все многочисленные кратеры размером в многие сотни километров, видимые на нашем спутнике, вызваны взрывами астероидов. Давайте будем умнее динозавров и для начала организуем космическую программу наблюдения опасных астероидов. Это вопрос личной безопасности каждого землянина. Челябинцы узнали это ещё 15 февраля 2013 года.

2. Говорят, что Челябинский астероид до входа в атмосферу был размером с шестиэтажный дом. Почему о приближении такого крупного небесного тела не было известно заранее?

Ольга Еретнова, кандидат физико-математических наук:

Для Челябинского метеорита размер тела, вошедшего в атмосферу, оценивается в 18–20 метров. По астрономическим масштабам это небольшой метеороид. Астрономическими методами до входа в атмосферу можно обнаружить космические тела размером более 40–50 метров. По оценкам учёных, потенциально опасных космических тел размером более 50 метров насчитывается не менее 200 тысяч. Из них обнаружено пока не более 2 процентов.

Космических тел типа челябинского — миллионы. Обнаружить тело такого размера до его входа в атмосферу астрономическими методами практически невозможно. Службы космического слежения и ПВО не обнаружили Челябинский метеороид из-за того, что он, во‑первых, приближался к Земле со стороны Солнца и был практически невидим для наблюдателя, а во‑вторых, его скорость была 18 километров в секунду, что выше второй космической скорости. Приборы служб космического слежения и ПВО настроены на меньшие скорости.

До сих пор известен только один случай, когда небольшое космическое тело удалось обнаружить до его вхождения в атмосферу Земли. Речь идёт о метеорите Almahata Sitta. Автоматический телескоп Catalina Sky Survey на горе Леммон в штате Аризона 6 октября 2008 года случайно обнаружил астероид 2008 TC3 диаметром 4,1 метра, движущийся к Земле. Затем его наблюдали различные астрономические обсерватории. Это позволило рассчитать траекторию астероида и определить район падения — север Судана. Через 19 часов после обнаружения астероид взорвался на высоте 37 км над Нубийской пустыней.

Возможно, создание всемирной сети обнаружения и мониторинга потенциально опасных объектов позволит улучшить ситуацию с ранним обнаружением объектов, подобных Челябинскому.

3. Правда ли, что, упади метеорит под другим углом и с другой скоростью, ущерб от него был бы гораздо серьёзнее, вплоть до уничтожения Челябинска?

Александр Майер, доктор физико-математических наук:

Проведённые нами оценки показывают, что основная причина относительно малого ущерба при гигантской кинетической энергии метеороида — это его низкая прочность. Под действием сопротивления воздуха метеорное тело разрушилось на мелкие фрагменты высоко над поверхностью Земли, а уже фрагменты за счёт того же сопротивления воздуха затормозились и упали на землю со скоростями много меньше начальной. Увеличение угла к горизонту или скорости метеороида при входе в атмосферу привело бы к несколько более серьёзным, но не катастрофическим последствиям. Он точно так же разрушился бы на большой высоте, а фрагменты затормозились бы воздухом. Атмосфера Земли эффективно защищает нас от таких рыхлых каменных астероидов. Катастрофическими могут быть последствия падения более прочного космического тела (например, железного) той же массы. Такое тело может достичь поверхности Земли, сохранив большую часть своей массы и скорости.

4. Что было бы, будь метеорит не каменным, а железным? Куда бы он упал и к каким бы последствиям это привело

Сергей Замоздра, кандидат физико-математических наук:

Твёрдые небесные тела размером до 20–30 метров, дающие эффект метеора при вхождении в атмосферу, называются метеороидами. Железные метеороиды более пластичны (менее хрупки), чем каменные, поэтому дробятся на меньшее число фрагментов и дают меньшую площадь поверхности, с которой испаряется вещество. В результате от железных метеороидов остаётся в десятки раз больше твёрдого вещества (метеоритов), чем от каменных.

Поскольку железные фрагменты крупнее и плотнее каменных, они испытывают меньшее аэродинамическое торможение и улетают дальше на большей скорости. Можно предположить, что Челябинский метеороид, будучи железным, произвёл бы метеоритную бомбардировку участка от Чебаркуля до Миасса с образованием воронок (кратеров) до полусотни метров в диаметре. Уменьшенный аналог — поле рассеяния Сихоте-Алинского метеорита, где самый крупный кратер имел диаметр 26 метров. Для сравнения: Сихоте-Алинский метеороид имел диаметр несколько метров, то есть в разы меньше Челябинского метеороида.

Последствия такого удара можно сравнить с авианалетом: разрушение зданий, выброс грунта, вывал леса, человеческие жертвы. Конкретный ущерб трудно оценить. Например, десять осколков по два метра разрушат десять одноподъездных домов. Сто осколков по 0,5 метра разрушат сто частных домов. Тысяча осколков по 20 сантиметров разрушат тысячу автомобилей. Десять тысяч осколков по одному сантиметру ранят или убьют десять тысяч человек. И так далее. Но всё это только в случае прямого попадания, что чрезвычайно маловероятно, поскольку территория от Чебаркуля до Миасса имеет низкую плотность населения.

5. Правда ли, что в Челябинском метеорите найдено какое-то неизвестное науке вещество?

Сергей Таскаев, доктор физико-математических наук:

Вещества, неизвестного науке, в Челябинском метеорите пока не нашлось. Но в ходе наших исследований был обнаружен новый объект, правда, не в самом метеорите, а в его пыли. Напомню, что во время своего падения в плотных слоях атмосферы Челябинский метеороид потерял 99 % своей первоначальной массы, которые мы наблюдали в виде пылевого хвоста. Этот процесс сопровождался очень большими температурами и давлениями, в результате чего содержащийся в воздухе углекислый газ восстановился до углерода и кислорода. Углерод, в свою очередь, собрался в очень интересные кристаллы, которые раньше не встречались. Но с Челябинским метеоритом они всё-таки связаны не напрямую.

Почему такие кристаллы не находили раньше? Дело в том, что для получения любой новой фазы вещества нужны определённые условия. При пролёте Челябинского болида все необходимые условия для формирования такого нового материала были соблюдены. Чтобы создать такие же кристаллы в лаборатории, пришлось бы очень долго думать и экспериментировать, какими должны быть температура, давление и концентрация углерода, какое время необходимо для синтеза и так далее. Возможно, имели место какие-то гидродинамические процессы, которые привели к формированию таких углеродных структур. В общем, это очень-очень сложно.

Стоит добавить, что в метеоритах находят очень много материалов, которые на Земле синтезировать или очень сложно, или вообще невозможно. Это связано с условиями, в которых находится метеоритное вещество: воздействием магнитных полей и потоков элементарных частиц, влиянием микрогравитации, долгих изотермических процессов и так далее. И свойства материалов, которые образуются в этих условиях, бывают очень интересными. В частности, железоникелевый сплав может переходить в фазу тетратенита, который является природным постоянным магнитом, по своим свойствам сопоставимым с современными магнитами на основе редкоземельных металлов, однако по стоимости на порядки дешевле. Для того чтобы синтезировать такое вещество на Земле, потребуется очень долго облучать сплав в нейтронном реакторе. А в космосе это происходит естественным образом.

Миссия