Безопасна ли Земля от астероидов и комет?

1. Небесный инвентарь: что там?
2. Откуда берутся астероиды и кометы?
3. Строительные блоки планет
4. Земля в прошлом
5. (Предлагаемая) история нашей луны
6. Поздняя тяжелая бомбардировка
7. Более свежие столкновения
8. Будущие столкновения: насколько велики? Насколько вероятно?
9. Стабильные орбиты сегодня
10. Статистика правдоподобия
11. Размер и частота столкновений
12. Размер астероида / кометы
13. Приблизительная частота столкновений
14. Энергия высвобождается
15. Отслеживание того, что там
16. Планетарная защита
17. Больше, чем наука и техника

Столкновения с астероидами, кометами и другими космическими объектами стали причиной огромных вех в истории нашей планеты: глобальных изменений климата, создания нашей луны, перетасовки глубочайшей геологии и исчезновения видов.

Время от времени в новостях появляются угрозы астероидов, но гул имеет тенденцию исчезать, когда снаряды проходят мимо нас. В других случаях, как с Челябинский метеор 2013 в России Мы не знаем, что они здесь, пока они не здесь.

Итак, насколько мы должны беспокоиться о столкновениях с астероидами и другими снарядами из космоса? И что мы можем сделать, чтобы попытаться предотвратить столкновение?

Кратер Бэрринджер, вызванный ударом около 50 000 лет назад. Источник изображения: Аризонская Геологическая Служба / Flickr ,

Небесный инвентарь: что там?

Объекты в нашей солнечной системе бывают разных форм и размеров и с разными именами, поэтому давайте начнем с уточнения терминологии.

Планета Большой круглый объект, который вращается вокруг звезды и имеет орбиту, которая в основном очищена от других объектов. Планеты бывают разных видов: скалистые планеты, такие как Земля; газовые гиганты, такие как Юпитер; и ледяные гиганты, такие как Уран. Луна Небесное тело, которое вращается вокруг другого небесного тела, которое не является звездой. Они не обязательно должны вращаться вокруг планет - иногда они вращаются вокруг астероидов или карликовых планет. Карликовая планета Большой объект, который не отвечает всем критериям, чтобы быть планетой или луной. К ним относятся Плутон, Эрида и Церера. Метеороид Небольшой каменистый объект в космосе, значительно меньший, чем астероид (как правило, не более 10 метров в поперечнике). Астероид Каменистый объект, который вращается вокруг Солнца, меньше, чем карликовая планета, но больше, чем метеороид. Астероиды обычно имеют неправильную (некруглую) форму, потому что у них недостаточно силы тяжести, чтобы раздавить их в шар. Комета Объект из льда и пыли. Они отличаются от астероидов из-за отличительного хвоста (или хвостов) частиц, которые текут позади них, вызванного сублимацией. Метеор Объект из космоса, который входит в атмосферу Земли. Когда они попадают в атмосферу ночью, их видят падающими звездами (и если они очень яркие, их также называют огненными шарами или болидами). Большинство не больше, чем песчинка. Кометы, астероиды и метеороиды могут стать метеорами. Метеорит Кусок камня или металла, упавший на поверхность Земли из космоса. Если они достаточно большие, метеоры становятся метеоритами, когда они падают на землю. Мы можем узнать много нового об астероидах и планетах изучая метеориты, которые падают на Землю. Объект околоземного типа Небольшой (не планетарный) объект во внутренней солнечной системе. Несмотря на название, они все еще могут быть довольно далеко от Земли в течение большей части своей орбиты.

Возможно, наиболее полезно помнить, что когда околоземные объекты (включая астероиды, кометы и метеороиды) попадают в атмосферу, их называют метеорами; и если что-то осталось, когда они упали на землю, то получившийся объект называется метеоритом. Мы склонны концентрироваться на астероидах, когда говорим о потенциальных столкновениях, потому что они чаще поражают нас, чем другие вещи, такие как кометы, но все еще достаточно большие, чтобы представлять угрозу.

• В космосе
• В атмосфере
• На земле

Откуда берутся астероиды и кометы?

Астероиды и кометы - это не странствующие странники, летающие в космосе - они вращаются вокруг Солнца, как планеты. Вот несколько ключевых областей, где они найдены, упорядоченные по их близости к Земле.

Пояс астероидов Расположен между Марсом и Юпитером. Мысль укрывать более миллиона астероидов шириной более километра (и даже более мелкие тоже). Троянские астероиды Находятся на орбите Солнца по тому же пути, что и Юпитер, следуя в устойчивых позициях впереди и позади гигантской планеты. Пояс Койпера Расположен за орбитой Нептуна. Считается, что есть приблизительно триллион или больше комет , Он также содержит карликовые планеты Плутон, Хаумеа и Макемаке. Облако Оорта Облако Оорта непосредственно не наблюдалось, но считается, что это сфера ледяного мусора, которая окружает нашу солнечную систему, простираясь настолько далеко, что почти достигает ближайшей звезды от Солнца. Если он существует, он, вероятно, содержит миллиарды или триллионы комет и потенциально является источником комет с длительным периодом.

Подавляющее большинство этих астероидов и комет никогда не приблизятся к нашей планете. Чтобы понять почему, стоит кратко рассказать о том, как образовалась солнечная система.

Строительные блоки планет

До нашей солнечной системы была солнечная система, это было огромное облако пыли и газа (в основном, водорода). Он начал собираться вместе под действием силы тяжести, и небольшие скопления пыли перемещались и сталкивались с другими небольшими скоплениями, при этом их общее движение стабилизировалось в вращающийся диск ,

Некоторые объекты слипались быстрее, создавая большую гравитацию и площадь поверхности, чем другие частицы. Это сделало эти объекты более вероятными для накопления большего количества вещества, и поэтому они стали еще больше по мере движения в пространстве. Центральным элементом стало солнце. Вокруг него образовались планеты - большие тела, которые очистили свои орбиты, собирая или раздвигая все вещества на своем пути.

Астероиды могут рассматриваться как строительные блоки планет (их иногда называют планетоидами или второстепенными планетами). Жюри все еще точно почему объекты в поясе астероидов (или поясе Койпера) не сформировались в планеты хотя гравитация Юпитера, как полагают, сыграла ключевую роль в возбуждении их орбит. Независимо от их размера, эти объекты, как правило, остаются на своих орбитах, далеко от Земли.

Но иногда астероиды и кометы подталкиваются гравитацией соседних планет на орбиты, приближающиеся к нам, становясь околоземными объектами. Эти «подталкиваемые» астероиды составляют крошечную долю от всех в Солнечной системе, но их все еще много. И они могут - и делают - ударить нас.

Есть более 14 000 околоземных объектов и около 1700 являются потенциально опасными (на фото) в зависимости от их размера и орбиты. Источник изображения: НАСА / JPL-Калтех ,

Земля в прошлом

Столкновения с астероидами и другими телами в космосе не редкость для Земли, даже в масштабе нашей собственной жизни. Небольшие метеориты шириной около метра попали в атмосферу один раз в две недели становится чуть больше, чем падающая звезда. Но прошлые столкновения с более крупными преступниками вызвали драматические изменения на нашей планете.

(Предлагаемая) история нашей луны

Самое большое столкновение, с которым столкнулась Земля, - это то, что (вероятно) привело к образованию Луны. В соответствии с ведущей - но все еще обсуждаемой - гипотезой образования Луны, около 4,5 миллиардов лет назад протопланеты, известной как Тея столкнулся лицом к лицу с Землей , Тея была почти размером с Марс сегодня, и столкновение этих двух огромных тел навсегда изменило курс нашей планеты: сорвал часть нашей планеты изменил продолжительность наших дней, изменил состав ядра Земли и создал полосу каменистых обломков, которая в итоге сформировалась в луну.

Вскоре после столкновения Земли с Тейей Солнечная система начала успокаиваться. Планеты сформировались, и их орбиты были разрушены. Но это был не конец истории.

Поздняя тяжелая бомбардировка

Исходя из возраста камней, которые астронавты Аполлона привезли с Луны, мы знаем, что около 4 миллиардов лет назад произошло нечто важное: поздняя тяжелая бомбардировка. Мы не знаем точно, что послужило причиной этого события - одна идея состоит в том, что орбита Юпитера отбросила Нептун во внешнюю солнечную систему, а другая заключается в том, что бомбардировка была вызвана поздним образованием Урана и Нептуна. Что бы ни случилось, это создало гравитационный сдвиг, который послал заградительный астероид с их орбит. Некоторые поражали Землю, некоторые поражали Луну, и большинство других планет внутренней солнечной системы тоже получали удары.

Впечатление художника от луны во время поздней тяжелой бомбардировки. Источник изображения: Тим Уэзерелл / Wikimedia Commons ,

Более свежие столкновения

Возможно, наиболее известное столкновение - это то, что образовало кратер Чиксулуб в Мексике, что совпало с исчезновением большинства динозавров. Он выбросил огромное количество пыли и мусора в атмосферу, вызвав удар зимой. Это способствовало вымиранию около 60-80% всех живых видов. Высвобождаемая энергия - эквивалент более миллиарда бомб в Хиросиме - спровоцировала почти глобальную огненную бурю, которая сожгла огромное количество древних лесов. Это имело последующие эффекты, которые в дальнейшем способствовали экологическим изменениям.

Хотя это произошло около 66 миллионов лет назад, это совсем недавно в истории Земли за 4,5 миллиарда лет. Более недавние столкновения не были такими экстремальными, но взрывные удары все еще происходили в пределах окна человечества - от события в Тунгуске в 1908 году до челябинского метеорита в 2013 году мы узнали, что угрожающие астероиды являются частью нашей космической среды ,

Таким образом, даже несмотря на то, что скалистая масса самой Земли была достаточно устойчивой, чтобы пережить столкновение с горной породой размером с Марс миллиарды лет назад, наша относительно недавняя жизнь и климат гораздо более подвержены опасностям астероидов - и это означает, что мы восприимчивы , тоже.

• Конец динозавров?

  Возможно, вы узнали, что динозавры вымерли из-за столкновения с астероидом, но это еще не все. Во-первых, не все динозавры вымерли. Некоторые остались живы и передал свое наследие потомкам, которые бродят по планете сегодня: птицам!

  Во-вторых, это правда, что астероид Chicxulub вызвал огромные разрушения для глобального климата нашей планеты ... мы знаем это из-за геологических данных. Это катастрофическое событие привело бы к исчезновению многих видов, которые уже не могли выжить в новых условиях.

  Но также считается, что некоторые динозавры все равно уходили, независимо от астероида. Это происходит постоянно - так как среда постепенно меняется со временем, некоторые животные вымирают, а другие процветают. Даже если бы астероид не ударил, мы, вероятно, не увидели бы динозавров сегодня вокруг - и если бы мы это сделали, они, вероятно, выглядели бы совсем не так, как в ископаемых записях.

Будущие столкновения: насколько велики? Насколько вероятно?

Прежде чем приступить к планированию стратегии выживания астероидов, стоит отметить, что катастрофические столкновения с астероидами невероятно малы из-за относительной стабильности нашей солнечной системы и огромного пространства. Но если учесть миллионы или миллиарды лет времени, мы ожидаем, что они повторится снова.

Стабильные орбиты сегодня

«Стабильность» - сложное понятие в контексте солнечной системы. Между меньшими объектами все еще есть некоторые столкновения, и орбиты планет со временем будут смещаться - так что это не первозданная, неизменная система. Но с момента образования планет прошло так много времени, что большинство драматических вещей, кажется, не в порядке. Подавляющее большинство кусочков материи, предназначенных для столкновения, уже столкнулись, и орбиты больших тел успокоились.

Столкновения в поясе астероидов даже редки - несмотря на каменистую полосу препятствий, которую обычно изображают, это в основном пустое пространство. среднее расстояние между астероидами в поясе астероидов составляет от 1 до 3 миллионов километров - в общем, в наши дни трудно попасть в космос, где бы вы ни находились.

Но орбиты в солнечной системе являются частью динамической системы, и небольшие гравитационные эффекты могут складываться непредсказуемым образом. Плюс, есть много движущихся частей, в том числе 1700 потенциально опасных астероидов - так что это только вопрос времени, прежде чем следующий попадет. Вопрос: сколько времени?

Статистика правдоподобия

Принимая реальность потенциальных столкновений астероидов и комет, у нас есть два основных варианта определения вероятности столкновения: во-первых, посмотреть, как часто эти события происходят на основе того, что мы знаем о прошлом нашей планеты, и экстраполировать это, чтобы получить приблизительное руководство по частоте столкновений разных размеров; и, во-вторых, найти и отследить траектории астероидов, которые существуют сегодня, и выяснить, которые поразят нас.

интерактивный

Размер и частота столкновений

Основываясь на прошлой частоте столкновений с астероидами / кометами и Землей, мы можем получить очень приблизительное представление о том, как часто в среднем происходят удары. Сдвиньте панель, чтобы увидеть частоты столкновений объектов разных размеров.

Размер астероида / кометы

[ОТВЕТ] (диаметр до попадания в атмосферу)

Приблизительная частота столкновений

[ОТВЕТ] (средний интервал между прошлыми столкновениями)

Энергия высвобождается

Эквивалент [ОТВЕТ]

• Просмотреть эти данные в виде таблицы Приблизительный диаметр снаряда Средний интервал между ударами Сопоставимые события (с точки зрения выделенной энергии) 2 метра 3 месяца Минимальное разрушительное землетрясение (магнитудой 5) 6 метров 2 года Взрыв атомной бомбы, Хиросима (Япония, 1945 год) 23 метра 32 года «Типичный» водород- Взрыв бомбы 55 метров 1900 лет Тунгусский взрыв (Сибирь, Россия, 1908 год) 90 метров 4400 лет Землетрясение в Сан-Франциско (магнитудой 8,4; США, 1906 год) 155 метров 12 000 лет Общая энергия Mt. Извержение острова Сент-Хеленс, включая тепловую энергию (США, 1981 г.) 350 метров 51 000 лет Самое большое зарегистрированное землетрясение (магнитудой 9,6; Чили, 1960 г.) 610 метров 142 000 лет Общая энергия извержения вулкана Тамбора, включая тепловую энергию (Индонезия, 1815 г.) 1 километр 350 000 годы Удар, который вызвал Купол Haughton, Канада 1,5 км 720 000 лет Общее годовое высвобождение энергии с Земли 2,5 км 4,5 миллиона лет Удар, который вызвал кратер в Монтанье, Канада 5 километров 26 миллионов лет Удар, который вызвал кратер в Попигай, Россия 10 километров 150 миллионов лет Воздействие, которое оказало создатель в кратере Чиксулуб, Мексика

Источник: Адаптировано из Французский, 1998 ; некоторые цифры дополнены более свежими данными из Браун и др., 2003 ,

Как и большинство вероятностей, эти цифры полезны только в качестве ориентира - ударные события не идут как по маслу. И не забывайте, что астероиды выше определенного размера имеют потенциал для глобальной катастрофы - они влияют больше, чем место, где они приземляются.

Но нам не нужно принимать неизбежную катастрофу, будь то сейчас или в будущем. Мы можем быть в состоянии предотвратить бедствия. Во-первых, нам нужно найти входящие снаряды.

Отслеживание того, что там

Благодаря своим полосатым хвостам и отражающим поверхностям кометы - визуальное удовольствие для астрономов на заднем дворе (даже без телескопа). Астероиды намного сложнее обнаружить, поскольку они являются темными объектами в темноте космоса. Так астрономы используют инфракрасные телескопы которые отслеживают тепло, которое астероиды поглощают от солнца. Мы не улавливаем все, особенно астероиды, которые приближаются к нам со стороны солнца, поскольку солнечный свет ослепляет нас, а свет, отраженный астероидами, направляется в противоположном направлении.

В целом, хотя несколько астероидов здесь и там проскальзывают под радаром, пропущенные имеют тенденцию быть меньшими. И на основании того, что мы знаем до сих пор, нет ничего, что поднимало бы тревожные звонки.

Проект NASA NEOWISE (широкоугольный инфракрасный обозреватель объектов ближней Земли) свободно публикует свои статистика открытий , включая орбитальные диаграммы, вероятности воздействия и прошлые и будущие близкие подходы. У них есть огромная база данных о околоземных объектах, но большинство из найденных объектов имеют крошечные, почти незначительные шансы попасть на Землю. Например, 99942 Апофис - астероид, который время от времени привлекает внимание средств массовой информации и делится своим именем с древним египетским богом хаоса, - по оценкам, в ближайшие годы вероятность прямого попадания в него составит всего 0,00089%. Но нам все еще нужно следить, так как он может разбиться на более мелкие куски, когда он пройдет мимо в 2029 году.

Планетарная защита

В то время как вероятность того, что какой-либо один большой астероид поразит нашу планету, невероятно мала, огромный ущерб, который они могут нанести, затрудняет их игнорирование. Если бы мы заметили астероид или комету, которая волновала нас, что мы могли сделать?

Отправлять взрывчатку, чтобы взорвать ее на мелкие кусочки, вероятно, плохая идея, если мы не сможем тщательно контролировать взрыв , Разбиение одного объекта на несколько может сделать его еще большей угрозой, и, конечно, его будет сложнее отследить. Таким образом, более тонкие варианты, как правило, стоят впереди остальных. Вот несколько предложенных вариантов.

Буксировка на расстоянии Космический корабль может встретиться с астероидом или кометой, а затем бросить мешок или веревку вокруг него, чтобы отбуксировать , Это будет работать только в том случае, если астероид (или комета) хорош и прочен, поэтому он не развалится. Это также может быть сложно сделать для очень больших объектов - представьте, что вы пытаетесь построить робота, который может бросить веревку или сумку на астероид шириной 1 километр, находясь в космосе! Подтолкнуть его гравитацией другой вид эвакуатора, называемый гравитационный трактор , мог использовать гравитацию самого космического корабля, чтобы медленно отклонить астероид. Когда космический корабль приближается к астероиду, гравитация более массивного объекта (астероида) притягивает к нему менее массивный объект (космический корабль). Но астероид также немного продвинется к космическому кораблю. Вы можете запустить ракеты космического корабля, чтобы уйти, а затем повторять этот процесс много раз, пока астероид не перестанет сталкиваться с Землей. Раскрась это Окраска одной стороны астероида белый цвет изменит количество тепла, которое он поглощает на этой стороне. Это может привести к небольшому сдвигу в направлении движения, которое со временем будет увеличиваться. Прикрепите солнечный парус. солнечный парус , немного похожая на алюминиевую фольгу вокруг картофеля, может изменить степень отражения света, изменяя его курс. Стреляйте в лазеры. Это не совсем то решение, о котором вы можете подумать ... вместо того, чтобы использовать лазеры, чтобы взорвать астероид, они привыкли нагреть его поверхность и изменить ее траекторию , Земные лазеры могут быть недостаточно мощными для этой задачи (потому что гораздо проще воздействовать на траекторию объекта задолго до того, как он достигнет нас), но рой крошечных кораблей, посланных близко к астероиду, может сработать.

Эти и другие стратегии отклонения требуют длительного периода уведомления - чем раньше мы обнаружим угрозу и приступим к планированию, тем менее драматичными будут наши усилия по ее устранению. Но пока успешные исследовательские миссии вроде Rosetta / Philae , Hayabusa а также Хаябуса-2 являются важными ступеньками, мы еще не можем утверждать, что у нас есть комплексная система планетарной защиты.

Солнечные паруса использовались для питания космических кораблей и потенциально могли быть присоединены к астероидам, чтобы изменить их траектории. Источник изображения: ESA ,

Больше, чем наука и техника

К сожалению, отслеживание астероидов и поиск отличных технологий для их отвлечения не являются нашими единственными проблемами. Мы разделены границами страны и имеем свою экономику, законы и приоритеты. Кто будет финансировать и управлять нашей планетарной защитой? Что бы мы сделали, если бы столкнулись с решением, которое могло бы предотвратить столкновение с одной страной, но подвергнуть другую риску? Что если мы допустили ошибку?

Хотя Голливуд создал несколько ярких методов для остановки объекта, находящегося на пути столкновения с Землей, ни одно государственное учреждение, ни национальное, ни международное, не было бы поручено или не взяло на себя ответственность остановить такой астероид, если он будет обнаружен. НАСА

Поэтому, хотя мы не должны быть поглощены страхом по поводу астероидов сегодня или завтра, стоит больше, чем мимолетная мысль о том, что мы могли бы - и должны - делать, когда сталкиваемся с угрозой в будущем. Небесные столкновения могут изменить больше, чем лицо нашей планеты, поэтому разумно продолжать смотреть, думать и готовиться.

Похожие

Комментарии