Что произойдёт, если на Землю упадёт астероид? Разбираем методы защиты и предотвращения такого удара

Тема астероидной опасности вошла в массовое сознание относительно недавно — в 1980-х годах, на закате советской эпохи. Именно тогда ученые начали активно обсуждать гипотезу, что падение астероида или кометы могло стать причиной вымирания динозавров около 66 миллионов лет назад. Эта идея вдохновила кинематографистов на создание всевозможных апокалиптических фильмов (к примеру, «Армагеддон» 1998 г. или «Столкновение с бездной» 1998 г.), где в одних из них человечество героически пытается уничтожить астероид с помощью ядерного оружия, а в других — столкновение как бы неизбежно, и гигантские волны разрушения неумолимо сметают все на своем пути. Однако как подобная космическая угроза воспринимается сегодня? И что делают ученые, чтобы защитить от неё Землю?

Откуда всё пошло

История изучения астероидной опасности началась с работ физика Луиса Альвареса и его сына, геолога Уолтера Альвареса. В 1980 году они опубликовали статью в журнале Science, описав аномально высокое содержание иридия — редкого элемента, характерного для метеоритов — в геологическом слое на границе мелового и палеогенового периодов (~66 млн лет назад). Это натолкнуло их на гипотезу, что именно астероид диаметром около 10-15 км вызвал ту самую глобальную катастрофу, приведшую к вымиранию динозавров. Позднее гипотеза была подтверждена обнаружением кратера Чиксулуб в Мексике (диаметром 180-200 км), который считается местом удара астероида.

Примерно в это же время советский физик Георгий Флёров, известный открытием спонтанного деления урана в 1940 году, также внес вклад и в изучение сверхтяжелых элементов в Объединенном институте ядерных исследований (ОИЯИ) в Дубне — его лаборатория исследовала возможность синтеза элементов, подобных тем, что образуются в экстремальных условиях, таких как взрывы сверхновых или космические столкновения. Его работы по синтезу элементов, таких как оганесон, доказывали возможность образования уникальных веществ в экстремальных условиях.

Занимательно и то, что исследователь Тунгусского метеорита Леонид Кулик ещё в начале XX века изучал последствия падения космических тел, включая поиски металлических фрагментов, что заложило основу для понимания состава метеоритов, хотя прямой связи с современной космической добычей у его работ нет.

Непосредственно же идея о том, что астероиды могут представлять угрозу для Земли, начала формироваться ещё раньше, в середине XX века, когда ученые стали систематически изучать околоземные объекты. В 1940-х годах ведущие американские астрономы, такие как Фред Уиппл, начали классифицировать астероиды и кометы, обнаруживая, что некоторые из них проходят пугающе близко к орбите Земли. К 1970-м годам, с развитием телескопов и технологий наблюдения, им стало ясно, что околоземных астероидов гораздо больше, чем считалось ранее. В итоге осознание масштаба угрозы привело к созданию международных организаций, таких как The Spaceguard Foundation, и стимулировало разработку космических технологий для предотвращения потенциальных столкновений.

Что происходит при столкновении астероида с Землёй

Для того, чтобы оценить масштабы подобной катастрофы, ученые рассчитывают кинетическую энергию летящего объекта. При столкновении астероида с Землей высвобождается колоссальная кинетическая энергия, рассчитываемая по формуле: E = (1/2) x m x v², где m — масса астероида (в килограммах), v — его скорость (в метрах в секунду). Для типичного астероида скорость составляет 15-30 км/с, полученная энергия может быть эквивалентна взрыву миллионов ядерных бомб. Для примера, астероид, образовавший кратер Чиксулуб (~10-15 км в диаметре) высвободил энергию порядка 1-5x10²³ Джоулей.

Однако не вся высвободившаяся энергия вызывает разрушение на поверхности планеты. При сверхмощных ударах часть энергии рассеивается в космос вместе с выброшенным грунтом, который превращается в стекловидные метеориты (тектиты). Тем не менее даже частичное воздействие способно вызвать катастрофу континентального или глобального масштаба, включая пылевые облака, блокирующие солнечный свет, и массовые пожары и цунами.

Как будем защищаться

Современные исследования астероидной опасности включают в себя не только теорию, но и практику. NASA регулярно проводит командно-штабные учения в рамках Международной конференции по планетарной обороне, моделирующие сценарии столкновения астероида с Землей. Одно из таких учений, проведенное в 2021 году, рассматривало ситуацию, когда гипотетический астероид был обнаружен за полгода до предполагаемого падения в Европе (в районе от Чехии до Франции). Ученые пытались определить, реально ли за это время изменить траекторию данного астероида, например, с помощью ядерного заряда, как предлагал Эдвард Теллер, один из создателей водородной бомбы. Для справки, Теллер в 1990-х годах выступал за создание мощного заряда для уничтожения угрожающих астероидов, однако его идеи не были реализованы из-за рисков, связанных с радиацией и образованием опасных осколков.

Учения показали, что полгода — слишком короткий срок для подготовки и запуска миссии по изменению траектории астероида. Единственным выходом в таком случае становится эвакуация населения из зоны предполагаемого падения. Однако даже это становится задачей невероятной сложности, особенно в густонаселенной Европе. Также следует учитывать и то, что точное место падения, как в случае астероида Апофис (пролетит очень близко возле Земли в 2029 году, но без риска столкновения), определяется с погрешностью в сотни километров. В итоге NASA запланировала запуск телескопа NEO Surveyor в 2028 году, который должен будет улучшить и значительно ускорить обнаружение околоземных астероидов — для более тщательной подготовки эвакуации населения из зоны риска (при необходимости).

Интересный факт

Поскольку 70% поверхности Земли покрыто океанами, то даже в случае, если на нашу планету упадёт астероид — он, с точки зрения теории вероятности, скорее всего, попадёт в океан, а не в какой-то город. Тем не менее и при таком развитии событий ничего хорошего для человечества нет, так как подобный удар в океан вызовет гигантские цунами, которые будут способны затопить прибрежные регионы и вызвать массовые разрушения морской инфраструктуры. Моделирования показывают, что астероид диаметром 1 км может создать волны высотой до 100 метров, распространяющиеся на тысячи километров. Тот же удар, образовавший кратер Чиксулуб, породил цунами с волнами до 1.5 км у побережья.

Так что в итоге?

NASA продолжает разрабатывать технологии для предотвращения астероидной опасности. Одним из перспективных методов является использование космического паруса, который за счет давления солнечного света может изменить траекторию астероида на ранних стадиях (как в миссии NEA Scout). Другие идеи включают направленные кинетические удары (успешно протестированные в миссии DART в 2022 году, где зонд изменил орбиту астероида Диморфос) или доставку зарядов для разрушения астероида на мелкие части, хотя это довольно рискованно. Также обсуждается возможность использования астероидов в мирных целях, например, для добычи ценных металлов (платины, никеля), как в текущих проектах NASA Psyche (миссия к металлическому астероиду, запущена в 2023 году).

В долгосрочной перспективе успех в предотвращении астероидной угрозы зависит от развитости и сплочённости международного сотрудничества, а также размера инвестиций в космические технологии. Создание глобальной системы раннего предупреждения, развитие методов отклонения астероидов и подготовка к эвакуации в случае неизбежного удара — всё это требует полноценной координации усилий между странами и научными организациями. Хотя вероятность столкновения с крупным астероидом в ближайшие десятилетия мала, примеры вроде Челябинского метеорита 2013 года напоминают, что даже небольшие объекты могут нанести значительный ущерб.