Астероидите – камъните, които наистина падат от небето

09 януари 2019 г., 14:14
298

Shutterstock

Едни от най-честите медийни събития, свързани с Космоса, неизменно се фокусират върху астероидите. Няколко пъти в годината се случва почти едно и също. Група астрономи пуска съобщение за пресата, в което се казва, че

астероидът X

(чието име обикновено е енигматична комбинация от букви и цифри) е „потенциално опасен”, защото ще премине на разстояние Y милиона километра – според космическите мащаби „на косъм” от Земята. Нещо повече, казват учените, предварителните изчисления на орбитата на X показват, че той има Z% шанс (цифра, която обикновено е хилядни или стотни от процента) да се сблъска с планетата ни, когато прелита близо до нея през годината ABCD (произволна календарна година до края на 21. или през следващите столетия).

Този вече рутинен модел предвижда няколко седмици по-късно в медиите да се появи ново научно съобщение, според което допълнителните изчисления за орбитата на X са елиминирали възможността за скорошен сблъсък със Земята, като при това остава известна възможност за колизия през ABCD година. За да се установи този риск, са необходими допълнителни изследвания, обобщават учените.

Всичко това поражда сериозни въпроси за общуването между

астрономическата общност

и световната публика. Преди всичко, най-важният резултат от този информационен модел е, че дори най-любознателната част от четящата аудитория постепенно губи какъвто и да е интерес към приказките за „потенциално опасни астероиди”. Основният проблем е добре известният синдром на лъжливото овчарче.

Иначе казано, ако някой ден напълно реалната възможност към Земята да лети огромен къс небесна скала стане факт, астрономите откриватели ще се изправят пред една крайно скептична аудитория – възможно най-лошият вариант в случай на глобален проблем, изискващ глобално решение.

Нека обаче се концентрираме върху фундаменталните въпроси – колко опасни всъщност са астероидите, какво можем да направим по въпроса и защо в крайна сметка конкретните „астероидни прогнози” са толкова несигурни?

Да започнем от същността на астероидите. Образно казано, те са

строителен отпадък,

останал след изграждането на Слънчевата система. Те представляват съхранени замразени остатъци от суровия материал, от който са изградени всички планети, включително Земята.

Според материала, от който са изградени, основните типове астероиди са метални, въглеродни и силикатни (т.е. каменни). Формата им е неправилна, размерът им варира от този на прашинка до този на планина, а външният им вид според случая може да бъде оприличен например на камъни, буци въглища, парчета самородна метална руда или на несигурно слепена купчина сгурия.

Най-големият астероид, познат на науката, „планетата джудже” Церера (Ceres), е с диаметър от 913 км. Основното обиталище на астероидите е най-голямото сметище за строителни отпадъци в системата – основният астероиден пояс, разположен между орбитите на Марс и Юпитер, на разстояние между 2 и 4 AU от Слънцето. (AU – астрономическа единица, равна на разстоянието между Земята и Слънцето.) Броят им се измерва с милиони, като известни до момента са стотици хиляди, включително около 200 с размер над 100 км.

При това обаче основният вид астероиди, които ни интересуват в случая, са т.нар. близки до Земята астероиди (near Earth asteroids – NEA), чиято орбита преминава

в близост до нашата планета.

Популярно е и по-широкото понятие NEO (near Earth objects - „близки до Земята обекти”), което включва и кометите, както и създадените от хора изкуствени тела в орбита около Слънцето.

Голяма част от NEO са обекти, произхождащи от други части на системата, най-вече в Основния пояс, които са се доближили до Земята в резултат от гравитационните въздействия на планетите. Никой не знае точния брой на тези тела. Според научните оценки съществуват грубо 150 млн. NEO обекта с големина около 10 метра, 300 хил. с размер от 100 метра, 10 хил. 500-метрови „небесни скали”, както и 1500 колоса с размер от 1 км или повече.

Причината за подчертания ни интерес към близките астероиди не е само в отколешното човешко любопитство към всичко, свързано с Космоса. До началото на 80-те години средностатистическият образован жител на Земята свързваше астероидите преди всичко с едноименната култова видеоигра (Asteroids), както и с астероидното поле от епизод 5 на Star Wars (“Империята отвръща на удара”), в което Хан Соло показва виртуозните си пилотски умения.

През 1980 г. обаче се случи нещо, което преобърна завинаги представите ни за астероидите. Тогава бе публикувано изследване на екип, воден от Нобеловия лауреат, физика Луис Алварес. Проучването описва екстремално високите дози иридий, открити в седименти от цял свят, датиращи от времето на т.нар. граница К-Т, по-известна на широката публика като

„изчезването на динозаврите”.

Тъй като иридият е изключително рядък в земната кора, но също така изобилен в астероидите и кометите, това откритие бе недвусмислен сигнал за глобалните последици от унищожителен сблъсък с голямо небесно тяло. Според Алварес астероидът - убиец на динозаврите, е бил с диаметър 10 км, а енергията, освободена при сблъсъка, е била около 2 млн. пъти по-голяма от най-мощната термоядрена бомба, тествана някога.

Когато през 1990 г. бе открит и образуваният при сблъсъка древен кратер на полуостров Юкатан (Мексико), астероидната опасност окончателно се превърна от научна абстракция в тревожна реалност.

Основният въпрос е колко голяма е всъщност опасността от астероидите? Ако трябва да бъдем максимално точни, това е нещо, за което трябва да сме загрижени, но не и да губим съня си. Добрата новина е, че атмосферата на нашата планета съумява да ни предпази от всяка възможна бомбардировка от малки астероиди.

Малките астероиди с размер до около 40 м в диаметър освобождават около 3 мегатона кинетична енергия при сблъсъка си. За щастие по-голямата част от този вид небесни скали просто се разпадат в атмосферата от огромната температура и

динамичното натоварване.

Колкото по-големи стават обаче, толкова по-вероятно е част от тях да достигнат земната повърхност и да нанесат сериозни поражения. Освен това разпадането им във въздуха предизвиква мощна ударна вълна, която може да опустоши територия от стотици квадратни километри.

Пример за подобен катаклизъм е известното Тунгуско събитие от 1908 г., когато в атмосферата се взривява тяло с диаметър 80 м и помита тайгата на огромна площ. Днес подобен удар, насочен към гъстонаселена територия, би убил милиони хора.

Потенциалните щети нарастват с размера на астероида, като скалите с диаметър от 300 метра могат да унищожат цели държави. Учените изчисляват шанса такова тяло да удари Земята през следващия век на около 1%. Това не изглежда особено тревожно, но не и от гледна точка на хората, които биха имали лошия късмет да се намират в региона на сблъсъка.

При размер от 1 км потенциалните опустошения са от континентален мащаб с тенденция към глобална щета. Когато астероидът е по-голям от 2 км (1 млн. мегатона мощност), разрушенията от евентуалния сблъсък стават безусловно глобални. Още по-големите скали могат да унищожат всичко живо на Земята, включително нашия толкова напреднал и още по-арогантен биологичен вид. За щастие сблъсъкът с астероиди като убиеца на динозаврите е

изключително рядко явление.

Търсенето на NEO обекти може да бъде оприличено на своеобразна застраховка – дълги години няма да има никакво значение, но в един бъдещ момент вероятно ще спаси милиони човешки животи. Т.е. изграждането на пълен каталог на потенциално опасните обекти, които могат да се блъснат в Земята през близките векове, изглежда като проява на здрав разум.

За щастие по този въпрос се работи сериозно. От 1990 г. американската космическа агенция NASA изпълнява мандат на американския Конгрес за проучване на NEO. От 1998 г. пък е създадена специална подчинена на NASA агенция (Near-Earth Object Program Office), чиято конкретна цел е да идентифицира най-малко 90% от всички NEO тела с диаметър над 1 км. Тази задача вече е изпълнена над 50%, като има много добър шанс да бъде приключена през следващото десетилетие. Като цяло в момента са в ход няколко отделни програми за откриване на потенциално опасни небесни тела и годишно се откриват хиляди евентуални бъдещи нарушители.

След всичко това добрата новина е, че в рамките на следващото десетилетие би трябвало да разполагаме с подробна карта на големите астероиди от типа на „динозавроубиеца” отпреди 65 млн. години. Т.е. човечеството с голяма степен на вероятност ще избегне

фаталния пропуск на динозаврите

те са имали на разположение поне 200 млн. години като пълновластни господари на планетата, но не са направили нищо по въпроса с астероидите.

Разбира се, както винаги има и лоша новина. Тя гласи, че откриването на всички потенциални „нарушители” сред по-малките астероиди (с диаметър от десетки или стотици метри) ще бъде доста по-трудно начинание. Те са много повече, много по-трудни за откриване и могат да се появят без предупреждение.

Съвсем наскоро получихме може би най-красноречивия пример за това. На 16 септември 2010 г. програмата за търсене на NEO обекти PanSTARRS откри напълно неизвестния до момента 50-метров астероид 2010 ST3, който според учените трябва да профучи на 6,5 млн. км от Земята около средата на октомври – т.е. само месец след неговото откриване. Ако това парче скала бе насочено към нашата планета, нямаше да имаме никакво време за реакция.

Струва си да си спомним, че известният аризонски кратер е предизвикан от обект със същите размери, който преди 50 хил. години е ударил земната повърхност със скорост от 12,8 километра в секунда. Това тревожно откритие обаче носи в себе си една още по-добра новина. С него PanSTARRS демонстрира безпрецедентните си възможности да открива обекти със 100 пъти по-ниска видимост, отколкото всички други

търсения на NEO

до момента. Програмата използва най-съвременните технологии в областта и поради това реалистичното очакване от нея е в близките години да приключи с попълването на каталога от NEO обекти с размер над 1 км. След това програмата ще се заеме със следващата логична задача - откриването на 99% от небесните скали с размер над 300 м. Очакваният брой на тези астероиди е между 10 хил. и 20 хил.

Нека обаче се върнем към въпроса, поставен в началото на този текст - защо прогнозите за евентуални бъдещи сблъсъци са толкова променливи? Преди всичко си струва да отбележим, че небесната механика е нещо динамично. Орбитите на небесните тела се променят непрекъснато. Това с особена сила важи за най-малките тела в системата – астероидите, които хвърчат като билярдни топки, тласкани от гравитацията на големите планети. Техните траектории не са неизменни, а са в динамичен хаос. Когато астрономите открият за първи път един NEO обект, в техните изчисления неизбежно има известна неточност. Допълнителните наблюдения позволяват да бъде изчислена неговата бъдеща орбита. При това приоритетът е да бъдат открити всички потенциални сблъсъци през

следващите 100 години.

Идеята е да бъдем предупредени достатъчно дълго преди евентуалната колизия.

Дългосрочното прогнозиране на орбиталните траектории на малки тела обаче създава истински „дявол в детайлите”. Колкото по-далече в бъдещето се опитват да прозрат астрономите, толкова по-мъгляво става предсказанието. Причината за това отново е в изключителната динамика на астероидите. Всяко текущо въздействие върху тях може да промени до неузнаваемост бъдещата им траектория.

Например, ако едно малко тяло днес премине на безопасно разстояние от Земята, гравитацията на нашата планета може така да го отклони, че да го доведе до пряк сблъсък при следващото сближаване. Има и допълнителни фактори, които усложняват дългосрочното прогнозиране на потенциалните сблъсъци с конкретни астероиди. Сред тях е например отражателната способност на астероида – т.нар. албедо. Ако, да речем, част от

небесната скала

отразява слънчевата светлина по-добре от други части, това ще създаде съвсем слаби, но постоянни сили, които с времето могат да променят сериозно траекторията му, независимо от другите фактори.

В крайна сметка изчисленията на орбитите на астероидите са много далеч от проста задача от вида „кога влакът, движещ се със скорост X, ще достигне от точка А до точка B, които са на разстояние Y км една от друга?”. В реалността „астероидните прогнози” изискват непрекъснато наблюдение, както и статистически изследвания, които определят вероятностите в някой бъдещ момент Земята и конкретният астероид да се озоват на едно място по едно и също време. Определено си струва да имаме предвид всичко това следващия път, когато оприличим ловците на астероиди на „лъжливото овчарче”.

В крайна сметка по въпроса с астероидите всичко най-вероятно ще се развие добре. Стига човечеството да не е напълно лишено от добър късмет. Т.е. най-вероятно след едно десетилетие ще разполагаме с, общо взето, пълна картина на потенциалните астероидни опасности и ще сме платили прилежно своята космическа полица за „гражданска отговорност”. Така в най-лошия случай човечеството ще разполага с години или с десетилетия преди очаквания сблъсък с някоя „небесна скала”. Това ще позволи да бъде направено необходимото за предотвратяването на опасността - със или без участието на Брус Уилис.

Начо Стригулев

Ключови думи:
Коментари