Астероїди: освіта, еволюція і загроза Землі

Перші з астероїдів були виявлені на передбачуваному місці знаходження планети Фаетон, між Марсом і Юпітером. Однак вмето планети дослідники виявили пояс астероїдів. Як показали дослідження, освіта даного поясу не є наслідком руйнування якоїсь планети, а є елементом формування всіх Сонячної системи цілком.
Утворення та еволюція астероїдів
В даний час загальноприйнята теорія припускає, що Сонячна система виникла з первісного газопилового скупчення. З скупчення утворився диск, неоднорідності якого призвели до виникнення планет і малих тіл Сонячної системи. На користь цієї гіпотези говорять сучасні астрономічні спостереження, що дозволяють виявляти розвиток планетних систем молодих зірок в їх ранніх стадіях. Комп’ютерне моделювання також підтверджує її, конструюючи картини, дивно схожі на знімки планетних систем на певних фазах їх розвитку.
На початковій стадії формування планет виникали так звані пла-нетезимали — «зародки» планет, на які потім в силу гравітаційного впливу налипала пил. В якості прикладу такої початкової фази утворення планет вказують на астероїд Лютеція. Цей досить великий астероїд, що досягає в поперечнику 130 кілометрів, складається з твердої частини і налиплого толстого (до кілометра) шару пилу, а також розкиданих по поверхні валунів. По мірі наростання маси протопланет збільшувалася сила тяжіння і внаслідок цього сила стиснення формується небесного тіла. Відбувалися нагрівання речовини та її розплавлення, що веде до розшарування протопланети по щільності її матеріалів, і перехід тіла до сферичної формі.
Більшість дослідників схиляються до гіпотези, що в ході початкових фаз еволюції Сонячної системи утворилося набагато більше протопланет, ніж планет і малих небесних тіл, які спостерігаються сьогодні. У той час утворилися газові гіганти — Юпітер і Сатурн — мігрували всередину системи, ближче до Сонця. Це спричинило істотне безладдя в рух виникають тіл Сонячної системи і викликало розвиток процесу, названого періодом важкого бомбардування. В результаті резонансних впливів з боку головним чином Юпітера частина утворилися небесних тіл була викинути на околиці системи, а частина скинута на Сонці. Цей процес йшов від 4,1 до 3,8 мільярда років тому.
Сліди періоду, який називають пізньою стадією важкого бомбардування, залишилися у вигляді безлічі кратерів ударного походження на Місяці й Меркурії. Те ж саме відбувалося з утворюються тілами між Марсом і Юпітером: частота зіткнень між ними була досить високою, щоб не дати їм перетворитися в об’єкти більш великі і більш правильної форми, ніж ми спостерігаємо сьогодні. Передбачається, що серед них є фрагменти тіл, які пройшли певні фази еволюції, а потім розкололися при зіткненнях, а також об’єкти, які не встигли стати частинами більших тіл і, таким чином, являють собою зразки давніх утворень. Як згадувалося вище, астероїд Лютеція саме такий зразок. Підтвердженням цього стали проведені космічним апаратом «Розетта» дослідження астероїда, включаючи зйомку під час близького прольоту в липні 2010 року.
Таким чином, в еволюції головного астероїдного поясу істотна роль належить Юпітеру. В силу його гравітаційного впливу ми отримали нині спостережувану картину розподілу всередині астероїдів головного поясу. Що стосується пояса Койпера, то до ролі Юпітера тут додається вплив Нептуна, що приводить до викиду небесних об’єктів в цю віддалену область Сонячної системи. Передбачається, що вплив планет-гігантів простягається і на ще більш далеке хмара Оорта, яка, однак, сформувалося ближче до Сонця, ніж є зараз. На ранніх фазах еволюції зближення з планетами-гігантами первородні об’єкти (планетезимали) у своєму природному русі виконували те, що ми називаємо гравітаційними маневрами, поповнюючи простір, віднесених до хмари Оорта. Будучи на таких великих відстанях від Сонця, вони піддаються впливу і з боку зірок нашої Галактики — Чумацького Шляху, що призводить до їх хаотичного переходу на траєкторії повернення в близьку область навколосонячного простору. Ми спостерігаємо ці планетезимали як долгопериодические комети. В якості прикладу можна вказати саму яскраву комету XX століття — комету Хейла — Боппа, відкриту 23 липня 1995 року і досягла перигелію в 1997-м.
Період її обертання навколо Сонця становить 2534 року, а афелій знаходиться на відстані 185 а. е. від Сонця.
Астероїдно-кометная небезпека
Численні кратери на поверхні Місяця, Меркурія й інших тіл Сонячної системи часто згадуються в якості ілюстрації рівня астероїдно-кометної небезпеки для Землі. Але таке посилання не цілком коректна, оскільки переважна частка цих кратерів виникла в «період важкого бомбардування». Тим не менше на поверхні Землі за допомогою сучасних технологій, включаючи аналіз супутникової зйомки, можна виявити сліди зіткнень з астероїдами, які відносяться до значно пізніших періодів еволюції Сонячної системи. Найбільший і найдавніший з відомих кратерів — Вредефорт — знаходиться в Південній Африці. Його діаметр близько 250 кілометрів, вік оцінюється в два мільярди років.
Кратер Чиксулуб на березі півострова Юкатан в Мексиці утворився після удару астероїда 65 мільйонів років тому, еквівалентного енергії вибуху в 100 тератонн (1012 тонн) тротилу. В даний час вважають, що зникнення динозаврів було наслідком цього катастрофічного події, що викликав цунамі, землетруси, виверження вулканів і кліматичні зміни через що утворився в атмосфері пилового шару, закрив Сонце. Один з найбільш молодих — кратер Бэрринджера — знаходиться в пустелі штату Арізона, США. Його діаметр 1200 метрів, глибина 175 метрів. Він виник 50 тисяч років тому в результаті удару залізного метеорита діаметром близько 50 метрів і масою кілька сотень тисяч тонн.
Зараз нараховують близько 170 кратерів ударного походження, утворених падінням небесних тел. Найбільшу увагу привернуло подія під Челябінськом, коли 15 лютого 2013 року в цьому районі увійшов в атмосферу астероїд, розмір якого оцінили приблизно в 17 метрів і масу в 13 000 тонн. Він вибухнув в повітрі на висоті 20 кілометрів, найбільша його частина масою 600 кілограмів впала в озеро Чебаркуль.
Його падіння не призвело до жертв, руйнування були помітні, але не катастрофічні: на досить обширній території вибиті шибки, обвалився дах Челябінського цинкового заводу, осколками скла поранено близько 1500 осіб. Вважають, що катастрофи не сталося в силу елемента везіння: траєкторія падіння метеорита була пологою, в іншому разі наслідки виявилися б значно важче. Енергія вибуху еквівалентно 0,5 мегатонн тротилу, що відповідає 30 бомбам, скинутим на Хіросіму. Челябінський астероїд став найбільш детально описаним подією такого масштабу після вибуху Тунгуського метеорита 17 (30) червня 1908 року. Згідно з сучасними оцінками, падіння небесних тіл, подібних Челябинскому, у всьому світі відбувається приблизно один раз у 100 років. Що стосується Тунгуського події, коли були випалені і повалені дерева на площі діаметром 50 кілометрів в результаті вибуху на висоті 18 кілометрів з енергією 10-15 мегатонн тротилу, то такі катастрофи трапляються приблизно один раз на 300 років. Однак відомі випадки, коли тіла меншого розміру, що стикаються з Землею частіше згаданих, завдавали відчутного збитку. В якості прикладу можна назвати чотириметровий астероїд, який впав у Сіхоте-Аліні на північний схід від Владивостока 12 лютого 1947 року. При тому, що астероїд був невеликим, він складався майже цілком із заліза і виявився найбільшим з коли-небудь спостерігалися на поверхні Землі залізних метеоритів. На висоті 5 кілометрів він вибухнув, і спалах була яскравіше Сонця. Територія епіцентру вибуху (його проекції на земну поверхню) була безлюдною, але на площі з поперечником 2 кілометри пошкоджений ліс і утворилося більше сотні кратерів діаметром до 26 метрів. Якщо б такий об’єкт впав на велике місто, загинули б сотні і навіть тисячі людей.
В той же час цілком очевидно, що ймовірність загибелі конкретної людини в результаті падіння астероїда дуже низька. Це не виключає того, що можуть пройти сотні років без суттєвих жертв, а потім падіння великого астероїда призведе до смерті мільйонів людей.
Невідомо, коли відбудеться наступне падіння астероїда, порівнянне або більш тяжка за своїми наслідками з челябінським подією. Він може впасти і через 20 років, і через кілька століть, але може і завтра. Отримання раннього попередження про подію начебто челябінського не просто бажано — воно необхідно для ефективного відхилення потенційно небезпечних об’єктів розміром, скажімо, більше 50 метрів. Що стосується зіткнень з Землею астероїдів менших розмірів, то ці події трапляються частіше, ніж нам здається: приблизно один раз у два тижні. Це ілюструє наведена карта падінь астероїдів розмірами метр і більше протягом останніх двадцяти років, підготовлена НАСА.
Читайте продовження в статті “Способи дослідження та відхилення потенційно небезпечних астероїдів і навколоземних об’єктів”…