Астероидно-кометная опасность: вчера, сегодня, завтра - Борис Шустов

Увеличение яркости могло быть заметным через десятки секунд после взрыва, по мере подъема и выброса пара и нагретого воздуха вверх вдоль следа. Большое количество наблюдателей обратило внимание на явление лишь спустя минуту и более после пролета метеороида, ощутив действие звуковых или сейсмических волн. Тогда в атмосфере должен был наблюдаться плюм (направленная вверх струя пара и конденсата), свечение которого определяется температурой, размером и количеством выбрасываемых на большие высоты частиц конденсированного пара. Очевидцы, сообщавшие о наблюдении объекта на фоне Солнца, заметили, возможно, не пролет метеороида, а плюм на высотах более 100 км или затенение Солнца частицами конденсата.

Помимо свидетелей самого падения на расстояниях до 1000 км от эпицентра, собрано немало показаний о необычных атмосферных явлениях, наблюдавшихся в Европе и Азии. Эти явления начались в ночь с 30 июня на 1 июля 1908 г. на территории от Енисея до Атлантики. Эту территорию можно ограничить с юга воображаемой линией, соединяющей города Ташкент, Ставрополь, Севастополь и Бордо, а с севера — зоной полярного дня. Наблюдались необычно светлые сумерки и ночи, яркие серебристые облака, цветные зори, солнечные гало и кольца Бишопа. Обращалось внимание и на необычный ход точки Араго нулевой поляризации атмосферы. Оптические аномалии носили разный характер и, по-видимому, были вызваны возмущениями как в тропосфере, так и в стратосфере и мезосфере.

Сообщения об аномальных атмосферных явлениях поступили из более чем 140 пунктов, причем наиболее яркие явления наблюдались в Германии. В Южном и Западном полушариях таких явлений не отмечалось совсем. В ночь с 1 на 2 июля свечение неба было значительно слабее и исчезло 3 июля. Отдельные очевидцы сообщили, что аномальные оптические явления наблюдались и до события, 25–29 июня, но таких показаний было очень мало. Следует отметить, что Тунгусское падение произошло как раз в период максимума ежегодного появления серебристых облаков на средних широтах.

Кроме того, в 1908 г. отмечалась сильная вулканическая активность — было зафиксировано 22 извержения вулканов, причем 5 из них были достаточно сильными. Поэтому на эффекты, вызванные Тунгусским падением, могли наложиться атмосферные явления, обусловленные естественными земными причинами.

По оценкам, масса рассеянной пыли должна была составлять порядка 1 Мт. При этом механизм распространения пыли должен быть очень быстрым, так как аномальные явления начались почти одновременно с Тунгусским взрывом. В популярной когда-то гипотезе Фесенкова [Фесенков, 1969] предполагалось, что ТКТ было кометой, и в атмосферу над Европой вошел ее хвост, направленный на запад. В более изощренной гипотезе Бронштэна [Бронштэн, 1991] предлагался иной механизм распространения пылевых частиц из оболочки кометы при ее входе в верхние слои атмосферы. А именно, если предположить, что пылевая оболочка была протяженной, размером в сотни километров, то часть пыли на больших расстояниях от места катастрофы вошла бы в атмосферу под очень острыми углами к горизонту, как бы слегка касаясь атмосферы. Некоторые частицы, затормозившись на больших высотах, перешли бы тогда на эллиптические орбиты и могли двигаться по ним, снижаясь от Енисея вплоть до Британских островов. Но эти частицы при входе в атмосферу должны попасть в очень узкий интервал расстояний от поверхности Земли шириной не более 10 км. Высказывались и предположения о том, что Земля прошла через облако космической пыли, внутри которого было ТКТ, или что ТКТ само было облаком пыли. Но при таких объяснениях многое остается сомнительным или неясным. Во-первых, никто не наблюдал таких пылевых облаков, не наблюдались и кометы столь малого размера, как ТКТ. Во-вторых, масса пыли, которая могла вызвать атмосферные аномалии, по порядку величины сопоставима с оцененной массой ТКТ, вызвавшего взрыв, — около 1 Мт. Так как попасть в узкий диапазон высот и перейти на эллиптические орбиты может лишь очень небольшая часть всей пылевой оболочки, то возникает вопрос, почему вокруг ядра плотного космического тела (допустим, ледяного ядра кометы) находилась пылевая оболочка с массой, значительно большей массы ядра. Взрыв был локальным, а такая массивная оболочка должна была выделить огромную энергию и сильно воздействовать на атмосферу на значительно большей территории, чем это наблюдалось. Как был устроен такой космический объект, как он мог образоваться и существовать до столкновения с Землей? Эти гипотезы оставляют много простора для всевозможных фантазий.

Наиболее просто и естественно объяснить необычные атмосферные явления прониканием на большие расстояния пыли или конденсата, который образовался из испаренного при взрыве вещества ТКТ. Такая причина аномального свечения, наряду с возможностью образования серебристых облаков из воды, захваченной облаком взрыва, и химическими реакциями окислов азота с кислородом, была предложена в ряде работ. Первоначально, из аналогии с ядерными взрывами оценивалось, что высота подъема облака взрыва ТКТ должна была составлять около 40 км, и на эту высоту могло быть заброшено количество воды, достаточное для образования серебристых облаков.

Но летом на широте 60° ветры в стратосфере дуют чаще с запада на восток и, кроме того, они недостаточно сильны для быстрого переноса вещества, поэтому сомнительно, что оно могло быстро достигнуть Западной Европы. Более правдоподобное предположение — что вещество ТКТ достигло больших высот при выбросе в плюме и было подхвачено ионосферными ветрами. В целом аномальные атмосферные явления, которые возможны при падении крупных метеороидов, включая поляризацию атмосферы, исследованы недостаточно. Их изучение надо проводить вместе с детальным моделированием Тунгусского явления, что само по себе до сих пор представляет довольно сложную проблему. Исследователей всегда волновал вопрос о том, космическое тело какой природы вторглось в атмосферу — комета или каменное тело (обыкновенный хондрит, углистый хондрит, ахондрит). Но математическое моделирование пока не дает ответа на этот вопрос, так как основные физические эффекты при падении комет и астероидов одинаковы. Не дают ясного ответа и наблюдательные данные.

8.6. Массовые вымирания

8.6.1. Статистика массовых вымираний. В последние десятилетия получены достоверные данные о массовых вымираниях биоты на протяжении последних 600 млн лет жизни Земли. На рис. 8.13 (по сводным данным) сплошной линией показан график вымираний морских видов (в %), точками — ударные кратеры на поверхности Земли, звездочками отмечены пять наиболее крупных вымираний. Причины этих пяти катастроф широко обсуждаются и до конца не ясны.

Причиной первой (около 65 млн лет назад) предположительно был удар астероида (остаток — кратер Чиксулуб).

Рис. 8.13. Вымирание биоты в фанерозое — сплошная линия (левая шкала); звездочками отмечены 5 крупнейших вымираний, точками — ударные кратеры на поверхности Земли (правая шкала)

Вторая катастрофа (по грубым оценкам от 199 до 214 млн лет назад), наиболее вероятно, вызвана массивными излияниями лавы в центральной Атлантической провинции (раскрытие Атлантического океана).

В третьем случае (около 251 млн лет назад) многие исследователи подозревают кометный или астероидный удар, хотя прямых доказательств не было найдено. Другие полагают в качестве причины мощный вулканизм (Сибирские траппы), третьи — вулканизм, спровоцированный ударом. Эта катастрофа была самой страшной в истории биосферы Земли.

Причина четвертой биокатастрофы (около 364 млн лет назад) неизвестна. Пятая (около 439 млн лет назад), по предположению, была вызвана понижением уровня моря и увеличением солености воды при образовании льдов (оледенение), а затем поднятием уровня моря и уменьшением солености при их плавлении.

Шестой большой размытый пик (рис. 8.13) считается наложением ряда событий.

Кроме этих гигантских биокатастроф (Major extinction events) палеобиологи выделяют в фанерозое еще около 20 событий меньшего масштаба (Minor events). Ряд исследователей полагает, что до 10 % из последних могли быть вызваны ударами тел диаметром более километра. Как отмечено в главе 9, по оценкам вероятности столкновений с Землей небесных тел, частота падений астероидных тел и кометных ядер километровых размеров составляет 1 на миллион лет, 10-километровых — 1 на 100 млн лет. Таким образом, за указанные полмиллиарда лет могло быть до сотни крупных импактных событий, вызывающих региональные и субглобальные перестройки биосферы. Рисунок 8.14 иллюстрирует геологическую активность за тот же период (последние 570 млн лет).

Рис. 8.14. Пики суммарной максимальной эндогенной активности для верхней мантии и коры в фанерозое по данным [Балашов, 2002]