Событие удара — это столкновение астрономических объектов , вызывающее измеримые эффекты. [1] Было обнаружено, что события удара регулярно происходят в планетных системах , хотя наиболее частыми являются астероиды , кометы или метеороиды , и они оказывают минимальное воздействие. Когда крупные объекты сталкиваются с планетами земной группы , такими как Земля , могут возникнуть значительные физические и биосферные последствия, поскольку ударяющее тело обычно движется со скоростью несколько километров в секунду (минимум 11,2 км/с (7,0 миль/с) для ударяющегося о Землю тела [2] ), хотя атмосфера смягчает многие поверхностные удары посредством входа в атмосферу . Ударные кратеры и структуры являются доминирующими формами рельефа на многих твердых объектах Солнечной системы и представляют собой самые веские эмпирические доказательства их частоты и масштаба.
События удара, по-видимому, сыграли значительную роль в эволюции Солнечной системы с момента ее образования. Крупные события удара существенно сформировали историю Земли и были вовлечены в формирование системы Земля-Луна . События удара также, по-видимому, сыграли значительную роль в эволюционной истории жизни . Удары могли помочь доставить строительные блоки для жизни ( теория панспермии опирается на эту предпосылку). Удары были предложены как источник воды на Земле . Они также были вовлечены в несколько массовых вымираний . Доисторическое столкновение Чиксулуб , 66 миллионов лет назад, как полагают, было не только причиной мел-палеогенового вымирания [3], но и ускорения эволюции млекопитающих , что привело к их доминированию и, в свою очередь, создало условия для возможного появления людей . [4]
На протяжении всей зарегистрированной истории были зарегистрированы сотни столкновений с Землей (и взрывающихся болидов ), некоторые из которых привели к гибели людей, травмам, повреждению имущества или другим значительным локальным последствиям. [5] Одним из самых известных зарегистрированных событий в наше время было Тунгусское событие , которое произошло в Сибири , Россия, в 1908 году. Челябинское метеоритное событие 2013 года является единственным известным подобным инцидентом в наше время, который привел к многочисленным травмам. Его метеорит является крупнейшим зарегистрированным объектом, столкнувшимся с Землей после Тунгусского события. Столкновение кометы Шумейкеров-Леви 9 обеспечило первое прямое наблюдение внеземного столкновения объектов Солнечной системы, когда комета распалась и столкнулась с Юпитером в июле 1994 года. Внесолнечное столкновение наблюдалось в 2013 году, когда космический телескоп НАСА Spitzer обнаружил массивное столкновение планеты земного типа вокруг звезды ID8 в звездном скоплении NGC 2547 и подтвердил наземные наблюдения. [6] События столкновения были сюжетом и фоновым элементом в научной фантастике .
В апреле 2018 года фонд B612 сообщил: «Мы на 100 процентов уверены, что нас ударит [разрушительный астероид], но мы не уверены на 100 процентов, когда это произойдет». [7] Также в 2018 году физик Стивен Хокинг в своей последней книге « Краткие ответы на большие вопросы» считал , что столкновение с астероидом является самой большой угрозой для планеты. [8] [9] В июне 2018 года Национальный совет США по науке и технологиям предупредил, что Америка не готова к столкновению с астероидом, и разработал и опубликовал «План действий по национальной стратегии готовности к столкновению с околоземными объектами», чтобы лучше подготовиться. [10] [11] [12] [13] [14] Согласно экспертным показаниям в Конгрессе США в 2013 году, НАСА потребуется не менее пяти лет подготовки, прежде чем можно будет запустить миссию по перехвату астероида . [15] 26 сентября 2022 года в ходе испытания Double Asteroid Redirection Test было продемонстрировано отклонение астероида. Это был первый подобный эксперимент, проведенный человечеством, и он был признан весьма успешным. Орбитальный период целевого тела был изменен на 32 минуты. Критерием успеха было изменение более чем на 73 секунды.
Крупные ударные события в значительной степени сформировали историю Земли , будучи вовлеченными в формирование системы Земля-Луна , эволюционную историю жизни , происхождение воды на Земле и несколько массовых вымираний . Ударные структуры являются результатом ударных событий о твердые объекты и, как доминирующие формы рельефа на многих твердых объектах Системы, представляют собой наиболее веские доказательства доисторических событий. Известные ударные события включают гипотетическую позднюю тяжелую бомбардировку , которая могла произойти на раннем этапе истории системы Земля-Луна, и подтвержденный удар Чиксулуб 66 миллионов лет назад, который, как полагают, стал причиной мел-палеогенового вымирания .
Небольшие объекты часто сталкиваются с Землей. Существует обратная зависимость между размером объекта и частотой таких событий. Данные о лунных кратерах показывают, что частота столкновений уменьшается примерно как куб диаметра образовавшегося кратера, который в среднем пропорционален диаметру ударника. [16] Астероиды диаметром 1 км (0,62 мили) сталкиваются с Землей в среднем каждые 500 000 лет. [17] [18] Крупные столкновения — с объектами диаметром 5 км (3 мили) — происходят примерно раз в двадцать миллионов лет. [19] Последнее известное столкновение объекта диаметром 10 км (6 миль) или более произошло во время мел-палеогенового вымирания 66 миллионов лет назад. [20]
Энергия, выделяемая ударником, зависит от диаметра, плотности, скорости и угла. [19] Диаметр большинства околоземных астероидов, которые не были изучены радаром или инфракрасным излучением, обычно можно оценить только с точностью до двух раз, основываясь на яркости астероида. Плотность обычно предполагается, поскольку диаметр и масса, из которых можно рассчитать плотность, также обычно оцениваются. Из-за скорости убегания Земли минимальная скорость удара составляет 11 км/с , а удары астероидов на Земле в среднем составляют около 17 км/с. [19] Наиболее вероятный угол удара составляет 45 градусов. [19]
Условия удара, такие как размер и скорость астероида, а также плотность и угол удара, определяют кинетическую энергию, высвобождаемую при ударе. Чем больше энергии высвобождается, тем больше повреждений, вероятно, будет на земле из-за экологических эффектов, вызванных ударом. Такими эффектами могут быть ударные волны, тепловое излучение, образование кратеров с сопутствующими землетрясениями и цунами, если удар по водоемам. Человеческое население уязвимо к этим эффектам, если оно живет в зоне поражения. [1] Большие сейшевые волны, возникающие в результате землетрясений и крупномасштабного отложения обломков, также могут возникать в течение нескольких минут после удара, в тысячах километров от удара. [21]
Каменистые астероиды диаметром 4 метра (13 футов) входят в атмосферу Земли примерно раз в год. [19] Астероиды диаметром 7 метров входят в атмосферу примерно каждые 5 лет с такой же кинетической энергией , как атомная бомба, сброшенная на Хиросиму (примерно 16 килотонн тротила), но воздушный взрыв уменьшается всего до 5 килотонн. [19] Обычно они взрываются в верхних слоях атмосферы , и большая часть или все твердые частицы испаряются . [22] Однако астероиды диаметром 20 м (66 футов), которые сталкиваются с Землей примерно дважды в столетие, производят более мощные воздушные взрывы. По оценкам, Челябинский метеор 2013 года имел диаметр около 20 м с воздушным взрывом около 500 килотонн, взрыв в 30 раз больше удара бомбы, сброшенной на Хиросиму. Гораздо более крупные объекты могут удариться о твердую землю и создать кратер.
Объекты диаметром менее 1 м (3,3 фута) называются метеороидами и редко достигают земли, чтобы стать метеоритами. По оценкам, каждый год поверхности достигает 500 метеоритов, но только 5 или 6 из них обычно создают сигнатуру метеорологического радара с усеянным полем, достаточно большим, чтобы его можно было извлечь и сообщить ученым.
Покойный Юджин Шумейкер из Геологической службы США оценил частоту столкновений с Землей, придя к выводу, что событие, сопоставимое по масштабам с ядерным взрывом, уничтожившим Хиросиму , происходит примерно раз в год. [ требуется ссылка ] Такие события кажутся совершенно очевидными, но они обычно остаются незамеченными по ряду причин: большая часть поверхности Земли покрыта водой; значительная часть поверхности суши необитаема; и взрывы обычно происходят на относительно большой высоте, вызывая мощную вспышку и раскат грома, но не нанося реального ущерба. [ требуется ссылка ]
Хотя неизвестно ни об одном человеке, погибшем непосредственно в результате удара [ оспаривается – обсудить ] , более 1000 человек получили ранения в результате взрыва метеорита в Челябинске над Россией в 2013 году. [23] В 2005 году было подсчитано, что вероятность того, что один человек, родившийся сегодня, умрет из-за удара, составляет около 1 из 200 000. [24] Астероиды размером от двух до четырех метров 2008 TC 3 , 2014 AA , 2018 LA , 2019 MO , 2022 EB5 и предполагаемый искусственный спутник WT1190F являются единственными известными объектами, которые были обнаружены до столкновения с Землей. [25] [26] [27]
На протяжении всей истории Земли воздействия имели значительное геологическое и климатическое влияние. [28] [29]
Существование Луны широко приписывается огромному столкновению в ранний период истории Земли . [30] Столкновениям на раннем этапе истории Земли приписывают как созидательные, так и разрушительные события; было высказано предположение, что удары комет принесли на Землю воду, а некоторые предполагают, что на возникновение жизни могли повлиять удары объектов, принесшие на поверхность Земли органические химические вещества или формы жизни, — теория, известная как экзогенез .
Эти измененные взгляды на историю Земли появились лишь сравнительно недавно, в основном из-за отсутствия прямых наблюдений и сложности распознавания признаков столкновения с Землей из-за эрозии и выветривания. Крупномасштабные наземные удары, подобные тем, что привели к образованию кратера Барринджера , известного как Метеорный кратер , к востоку от Флагстаффа, штат Аризона, редки. Вместо этого широко распространено мнение, что образование кратеров является результатом вулканизма : например, кратер Барринджера приписывали доисторическому вулканическому взрыву (не лишенная оснований гипотеза, учитывая, что вулканические пики Сан-Франциско находятся всего в 48 км или 30 милях к западу). Аналогичным образом, кратеры на поверхности Луны приписывались вулканизму.
Только в 1903–1905 годах кратер Барринджера был правильно идентифицирован как ударный кратер, и только в 1963 году исследования Юджина Мерла Шумейкера окончательно доказали эту гипотезу. Результаты исследований космоса конца 20-го века и работы таких ученых, как Шумейкер, продемонстрировали, что образование ударных кратеров было, безусловно, самым распространенным геологическим процессом, действующим на твердых телах Солнечной системы. Было обнаружено, что каждое исследованное твердое тело в Солнечной системе имело кратеры, и не было никаких оснований полагать, что Земля каким-то образом избежала бомбардировки из космоса. В последние несколько десятилетий 20-го века начали идентифицировать большое количество сильно измененных ударных кратеров. Первое прямое наблюдение крупного ударного события произошло в 1994 году: столкновение кометы Шумейкера-Леви 9 с Юпитером .
На основе скорости образования кратеров, определенной по ближайшему небесному партнеру Земли, Луне, астрогеологи определили, что за последние 600 миллионов лет Земля была поражена 60 объектами диаметром 5 км (3 мили) или более. [17] Самый маленький из этих ударов оставил бы кратер почти 100 км (60 миль) в поперечнике. Было обнаружено только три подтвержденных кратера того периода с таким или большим размером: Чиксулуб , Попигай и Маникуаган , и все три подозревались в связи с событиями вымирания [31] [32] хотя только Чиксулуб, самый большой из трех, последовательно рассматривался. Удар, который вызвал кратер Мистастин, создал температуру, превышающую 2370 °C, самую высокую из известных на поверхности Земли. [33]
Помимо прямого воздействия астероидных ударов на рельеф поверхности планеты, глобальный климат и жизнь, недавние исследования показали, что несколько последовательных ударов могли повлиять на механизм динамо в ядре планеты, ответственный за поддержание магнитного поля планеты , и могли способствовать отсутствию текущего магнитного поля Марса. [34] Ударное событие может вызвать мантийный плюм ( вулканизм ) в антиподальной точке удара. [35] Удар Чиксулуб мог усилить вулканизм в срединно-океанических хребтах [36] и, как предполагается, спровоцировал извержение базальтового вулканизма в траппах Декана . [37]
Хотя многочисленные ударные кратеры были подтверждены на суше или в мелководных морях над континентальными шельфами , ни один ударный кратер в глубоком океане не был широко принят научным сообществом. [38] Обычно считается, что удары снарядов диаметром до одного километра взрываются до того, как достигнут морского дна, но неизвестно, что произойдет, если гораздо более крупный ударник ударит в глубокий океан. Однако отсутствие кратера не означает, что удар в океане не будет иметь опасных последствий для человечества. Некоторые ученые утверждают, что событие удара в океане или море может вызвать мегацунами , которое может вызвать разрушения как в море, так и на суше вдоль побережья, [39] но это оспаривается. [40] Считается, что падение Элтанина в Тихий океан 2,5 млн лет назад было связано с объектом размером около 1–4 км (0,62–2,49 миль) в поперечнике, но при этом не было кратеров.
Влияние ударных событий на биосферу стало предметом научных дебатов. Было разработано несколько теорий массового вымирания, связанного с ударами. За последние 500 миллионов лет произошло пять общепринятых крупных массовых вымираний, которые в среднем уничтожили половину всех видов . [41] Одним из крупнейших массовых вымираний, повлиявших на жизнь на Земле, было пермско-триасовое , которое завершило пермский период 250 миллионов лет назад и уничтожило 90 процентов всех видов; [42] жизни на Земле потребовалось 30 миллионов лет, чтобы восстановиться. [43] Причина пермско-триасового вымирания все еще является предметом споров; возраст и происхождение предполагаемых ударных кратеров, то есть структуры Бедаут Хай, предположительно связанной с ним, все еще являются спорными. [44] Последнее такое массовое вымирание привело к гибели нептичьих динозавров и совпало с крупным падением метеорита ; это событие вымирания мелового и палеогенового периодов (также известное как событие вымирания K–T или K–Pg), которое произошло 66 миллионов лет назад. Нет никаких точных доказательств того, что воздействия привели к трем другим крупным массовым вымираниям.
В 1980 году физик Луис Альварес , его сын, геолог Уолтер Альварес , и химики-ядерщики Фрэнк Асаро и Хелен В. Майкл из Калифорнийского университета в Беркли обнаружили необычно высокую концентрацию иридия в определенном слое горных пород в земной коре. Иридий — это элемент, который редко встречается на Земле, но относительно распространен во многих метеоритах. По количеству и распределению иридия, присутствующего в «слое иридия» возрастом 65 миллионов лет, команда Альвареса позже подсчитала, что астероид размером от 10 до 14 км (от 6 до 9 миль) должен был столкнуться с Землей. Этот слой иридия на границе мелового и палеогенового периодов был обнаружен по всему миру в 100 различных местах. Многонаправленно ударный кварц (коэсит), который обычно ассоциируется с крупными ударными событиями [45] или взрывами атомных бомб , также был обнаружен в том же слое в более чем 30 местах. При этом были обнаружены сажа и зола в концентрациях, в десятки тысяч раз превышающих норму.
Аномалии в изотопных соотношениях хрома, обнаруженные в пограничном слое KT, убедительно подтверждают теорию удара. [46] Изотопные соотношения хрома однородны в пределах Земли, и поэтому эти изотопные аномалии исключают вулканическое происхождение, которое также было предложено в качестве причины обогащения иридием. Кроме того, изотопные соотношения хрома, измеренные в границе KT, аналогичны изотопным соотношениям хрома, обнаруженным в углеродистых хондритах . Таким образом, вероятным кандидатом на роль ударника является углеродистый астероид, но комета также возможна, поскольку предполагается, что кометы состоят из материала, похожего на углеродистые хондриты.
Вероятно, наиболее убедительным доказательством всемирной катастрофы стало открытие кратера, который с тех пор получил название кратер Чиксулуб . Этот кратер находится в центре полуострова Юкатан в Мексике и был обнаружен Тони Камарго и Гленом Пенфилдом во время работы геофизиками в мексиканской нефтяной компании PEMEX . [47] То, что они назвали круглым объектом, позже оказалось кратером, диаметр которого оценивался в 180 км (110 миль). Это убедило подавляющее большинство ученых в том, что это вымирание произошло в результате точечного события, которое, скорее всего, является внеземным воздействием, а не в результате усиления вулканизма и изменения климата (что распространило бы свое основное воздействие на гораздо более длительный период времени).
Хотя в настоящее время существует общее мнение, что в конце мелового периода имело место огромное столкновение, которое привело к обогащению иридием пограничного слоя КТ, были обнаружены остатки других, меньших столкновений, некоторые из которых приближаются к половине размера кратера Чиксулуб, которые не привели к каким-либо массовым вымираниям, и нет четкой связи между столкновением и любым другим случаем массового вымирания. [41]
Палеонтологи Дэвид М. Рауп и Джек Сепкоски предположили, что избыток событий вымирания происходит примерно каждые 26 миллионов лет (хотя многие из них относительно незначительны). Это привело физика Ричарда А. Мюллера к предположению, что эти вымирания могут быть вызваны гипотетической звездой-компаньоном Солнца под названием Немезида, периодически нарушающей орбиты комет в облаке Оорта , что приводит к значительному увеличению числа комет, достигающих внутренней части Солнечной системы, где они могут столкнуться с Землей. Физик Адриан Мелотт и палеонтолог Ричард Бамбах недавно подтвердили открытие Раупа и Сепкоски, но утверждают, что оно не соответствует ожидаемым характеристикам периодичности в стиле Немезиды. [48]
Событие столкновения обычно рассматривается как сценарий, который приведет к концу цивилизации . В 2000 году журнал Discover опубликовал список из 20 возможных сценариев внезапного конца света , в котором событие столкновения было указано как наиболее вероятное. [49]
Совместный опрос Pew Research Center и Smithsonian, проведенный с 21 по 26 апреля 2010 года, показал, что 31 процент американцев считают, что к 2050 году астероид столкнется с Землей. Большинство (61 процент) не согласились с этим. [50]
В ранней истории Земли (около четырех миллиардов лет назад) удары болидов были почти наверняка обычным явлением, поскольку Солнечная система содержала гораздо больше дискретных тел, чем сейчас. Такие удары могли включать удары астероидов диаметром в сотни километров, со взрывами такой силы, что они испарили все океаны Земли. Только когда эта мощная бомбардировка ослабла, жизнь, по-видимому, начала развиваться на Земле.
Ведущей теорией происхождения Луны является теория гигантского удара, которая постулирует, что Земля когда-то подверглась удару планетоида размером с Марс; такая теория способна объяснить размер и состав Луны, чего не сделали другие теории лунного образования. [51]
Согласно теории поздней тяжелой бомбардировки , должно было быть 22 000 или более ударных кратеров с диаметрами >20 км (12 миль), около 40 ударных бассейнов с диаметрами около 1000 км (620 миль) и несколько ударных бассейнов с диаметрами около 5000 км (3100 миль). Однако сотни миллионов лет деформации земной коры создают значительные проблемы для окончательного определения ударов этого периода. Считается, что от этой эпохи сохранилось только два фрагмента нетронутой литосферы : кратон Каапвааль (в современной Южной Африке) и кратон Пилбара (в современной Западной Австралии), поиск в которых может потенциально выявить доказательства в виде физических кратеров. Для определения ударов этого периода могут использоваться другие методы, например, косвенный гравитационный или магнитный анализ мантии, но они могут оказаться неубедительными.
В 2021 году доказательства вероятного удара 3,46 миллиарда лет назад в кратоне Пилбара были обнаружены в виде кратера размером 150 километров (93 мили), образованного ударом 10-километрового (6,2 мили) астероида (названного «Астероидом Апекс») в море на глубине 2,5 километра (1,6 мили) (недалеко от места расположения Марбл-Бара, Западная Австралия ). [52] Событие вызвало глобальные цунами. Это также совпадение с некоторыми из самых ранних свидетельств жизни на Земле — окаменелыми строматолитами .
Доказательства массивного удара (названного S2; «S» от Spherule ), [53] в Южной Африке около геологической формации, известной как Барбертонский зеленокаменный пояс, были обнаружены учеными в 2014 году. Они подсчитали, что удар произошел в кратоне Каапвааль (Южная Африка) около 3,26 миллиарда лет назад, а ударник был приблизительно 37–58 километров (23–36 миль) в ширину. Кратер от этого события, если он все еще существует, пока не найден. [54]
Структура Маниитсок , возраст которой составляет около 3 миллиардов лет (3 млрд лет), когда-то считалась результатом удара; [55] [56] однако последующие исследования не подтвердили ее природу как ударной структуры. [56] [57] [58] [59] [60] [61] Структура Маниитсок не признана ударной структурой в Базе данных ударов о Землю . [62]
В 2020 году ученые обнаружили старейший в мире подтвержденный ударный кратер — кратер Яррабубба , образовавшийся в результате удара, произошедшего в кратоне Йилгарн (ныне Западная Австралия ), возраст которого оценивается более 2,2 миллиарда лет назад, а ширина ударного объекта оценивается примерно в 7 километров (4,3 мили). [63] [64] [65] Считается, что в это время Земля была в основном или полностью замерзшей, что обычно называют гуронским оледенением .
Ударное событие Вредефорт , которое произошло около 2 миллиардов лет назад в кратоне Каапвааль (ныне Южная Африка ), привело к образованию самого большого подтвержденного кратера, многокольцевой структуры диаметром 160–300 км (100–200 миль), образовавшейся из ударника диаметром около 10–15 км (6,2–9,3 мили). [66] [67]
Удар в Садбери произошел на суперконтиненте Нуна (ныне Канада ) в результате падения болида диаметром около 10–15 км (6,2–9,3 мили) примерно 1,849 миллиарда лет назад [68] . Обломки этого события были разбросаны по всему земному шару.
В настоящее время считается, что два астероида размером 10 км врезались в Австралию между 360 и 300 миллионами лет назад в бассейнах Западного Уорбертона и Восточного Уорбертона , создав 400-километровую зону удара. Согласно доказательствам, найденным в 2015 году, это самый большой из когда-либо зарегистрированных. [69] Третий возможный удар также был обнаружен в 2015 году на севере, в верхней части реки Диамантина , также, как полагают, был вызван астероидом в 10 км в поперечнике около 300 миллионов лет назад, но необходимы дальнейшие исследования, чтобы установить, что эта аномалия земной коры действительно была результатом ударного события. [70]
Доисторическое столкновение с Чиксулубом , произошедшее 66 миллионов лет назад и считающееся причиной мел-палеогенового вымирания, было вызвано астероидом, диаметр которого оценивается примерно в 10 километров (6,2 мили). [3]
Анализ ледника Гайавата показывает наличие ударного кратера шириной 31 км, датируемого возрастом 58 миллионов лет, менее чем через 10 миллионов лет после мел-палеогенового вымирания, ученые полагают, что удар был металлическим астероидом диаметром порядка 1,5 километра (0,9 мили). Удар имел бы глобальные последствия. [71]
Артефакты , найденные вместе с тектитами с 803 000-летнего события в Австралазийском засыпанном поле в Азии, связывают популяцию Homo erectus со значительным падением метеорита и его последствиями. [72] [73] [74] Яркие примеры плейстоценовых столкновений включают кратерное озеро Лонар в Индии, возраст которого составляет приблизительно 52 000 лет (хотя исследование, опубликованное в 2010 году, дает гораздо больший возраст), вокруг которого сейчас процветают полутропические джунгли. [ необходима ссылка ]
Кратеры Рио-Куарто в Аргентине образовались примерно 10 000 лет назад, в начале голоцена. Если будет доказано, что это ударные кратеры, они станут первым ударом голоцена.
Campo del Cielo («Поле небес») относится к области, граничащей с аргентинской провинцией Чако , где была найдена группа железных метеоритов, возраст которых оценивается в 4000–5000 лет. Впервые она привлекла внимание испанских властей в 1576 году; в 2015 году полиция арестовала четырех предполагаемых контрабандистов, пытавшихся украсть более тонны защищенных метеоритов. [75] Кратеры Хенбери в Австралии (возрастом около 5000 лет) и кратеры Каали в Эстонии (возрастом около 2700 лет), по-видимому, были образованы объектами, которые распались до удара. [76] [ необходима цитата ]
Кратер Уайткорт в Альберте, Канада, по оценкам, имеет возраст от 1080 до 1130 лет. Кратер имеет диаметр около 36 м (118 футов) и глубину 9 м (30 футов), густо покрыт лесом и был обнаружен в 2007 году, когда металлоискатель обнаружил фрагменты метеоритного железа, разбросанные по области. [77] [78]
В китайских записях говорится, что в результате события Цинъян в 1490 году погибло 10 000 человек , причиной смерти стал град «падающих камней»; некоторые астрономы предполагают, что это может быть описанием реального падения метеорита, хотя они считают такое количество смертей неправдоподобным. [79]
Кратер Камиль , обнаруженный в результате обзора изображений Google Earth в Египте , диаметром 45 м (148 футов) и глубиной 10 м (33 фута), как полагают, образовался менее 3500 лет назад в тогда еще не заселенном регионе западного Египта. Он был обнаружен 19 февраля 2009 года В. де Мишелем на изображении Восточной пустыни Увейнат в Египте, полученном с помощью Google Earth. [80]
Одним из самых известных зарегистрированных столкновений в наше время было Тунгусское событие, которое произошло в Сибири , Россия, в 1908 году. [81] Этот инцидент включал взрыв, который, вероятно, был вызван воздушным взрывом астероида или кометы на высоте от 5 до 10 км (от 3,1 до 6,2 миль) над поверхностью Земли, в результате чего было повалено около 80 миллионов деревьев на площади более 2150 км 2 (830 квадратных миль). [82]
В феврале 1947 года еще один крупный болид врезался в Землю в горах Сихотэ-Алинь , Приморье , Советский Союз. Это произошло в дневные часы и было засвидетельствовано многими людьми, что позволило В. Г. Фесенкову , тогдашнему председателю метеоритного комитета Академии наук СССР, оценить орбиту метеороида до его столкновения с Землей. Сихотэ-Алинь — это массивное падение, общий размер метеороида оценивается в 90 000 кг (200 000 фунтов). Более поздняя оценка Цветкова (и других) дает массу около 100 000 кг (220 000 фунтов). [83] Это был железный метеорит, принадлежащий к химической группе IIAB и имеющий грубую октаэдритовую структуру. Более 70 тонн ( метрических тонн ) материала пережили столкновение.
Случай, когда человек получил травму от космического камня, произошел 30 ноября 1954 года в Силакоге, штат Алабама . [84] Там 4-килограммовый (8,8 фунта) каменный хондрит пробил крышу и ударил Энн Ходжес в ее гостиной после того, как отскочил от ее радиоприемника. Она была сильно избита осколками . Несколько человек с тех пор утверждали, что были поражены «метеоритами», но никаких подтвержденных метеоритов обнаружено не было.
Небольшое количество падений метеоритов было замечено с помощью автоматизированных камер и восстановлено после расчета точки падения. Первым был метеорит Пршибрам , упавший в Чехословакии (ныне Чешская Республика) в 1959 году. [85] В этом случае две камеры, использовавшиеся для фотографирования метеоров, запечатлели изображения огненного шара. Изображения использовались как для определения местоположения камней на земле, так и, что более важно, для первого расчета точной орбиты для восстановленного метеорита.
После падения Пршибрама другие страны создали автоматизированные программы наблюдений, направленные на изучение падающих метеоритов. [86] Одной из них была Prairie Meteorite Network , которой управляла Смитсоновская астрофизическая обсерватория с 1963 по 1975 год на Среднем Западе США. Эта программа также наблюдала падение метеорита, хондрита «Потерянный город», что позволило извлечь его и рассчитать его орбиту. [87] Другая программа в Канаде, Meteorite Observation and Recovery Project, работала с 1971 по 1985 год. Она также извлекла один метеорит, «Иннисфри», в 1977 году. [88] Наконец, наблюдения Европейской сети огненных шаров, потомка оригинальной чешской программы, которая извлекла Пршибрам, привели к открытию и расчету орбиты метеорита Нойшванштайн в 2002 году. [89]
10 августа 1972 года метеор, который стал известен как Великий дневной огненный шар 1972 года, был засвидетельствован многими людьми, когда он двигался на север через Скалистую гору с юго-запада США в Канаду. Он был снят туристом в национальном парке Гранд-Титон в Вайоминге на 8-миллиметровую цветную кинокамеру. [90] По размеру объект был примерно между автомобилем и домом, и хотя он мог закончить свою жизнь взрывом размером с Хиросиму, никакого взрыва не произошло. Анализ траектории показал, что он никогда не опускался ниже 58 км (36 миль) от земли, и был сделан вывод, что он касался атмосферы Земли около 100 секунд, затем выскочил обратно из атмосферы, чтобы вернуться на свою орбиту вокруг Солнца.
Многие события столкновения происходят без наблюдения со стороны кого-либо на земле. В период с 1975 по 1992 год американские спутники раннего предупреждения о ракетах зафиксировали 136 крупных взрывов в верхних слоях атмосферы. [91] В выпуске журнала Nature от 21 ноября 2002 года Питер Браун из Университета Западного Онтарио сообщил о своем исследовании записей спутников раннего предупреждения США за предыдущие восемь лет. Он идентифицировал 300 вспышек, вызванных метеорами размером от 1 до 10 м (от 3 до 33 футов) за этот период времени, и оценил частоту событий размером с Тунгуску как один раз в 400 лет. [92] Юджин Шумейкер подсчитал, что событие такого масштаба происходит примерно раз в 300 лет, хотя более поздние анализы показали, что он мог переоценить величину на порядок.
В темные утренние часы 18 января 2000 года над городом Уайтхорс, территория Юкон, на высоте около 26 км (16 миль) взорвался огненный шар , осветив ночь как день. Метеор, вызвавший огненный шар, был оценен в диаметре около 4,6 м (15 футов) и весил 180 тонн. Этот взрыв также был показан в сериале « Астероиды-убийцы» на канале Science Channel , с несколькими свидетельствами очевидцев из Атлина, Британская Колумбия .
7 июня 2006 года наблюдался метеорит, упавший в долину Рейсадален в коммуне Нордрейса в губернии Тромс , Норвегия. Хотя первоначальные сообщения очевидцев утверждали, что образовавшийся огненный шар был эквивалентен ядерному взрыву в Хиросиме , научный анализ оценивает силу взрыва в диапазоне от 100 до 500 тонн в тротиловом эквиваленте, что составляет около трех процентов от мощности Хиросимы. [93]
15 сентября 2007 года хондритовый метеорит упал около деревни Каранкас на юго-востоке Перу около озера Титикака , оставив после себя заполненную водой дыру и выбросив газы по всей окружающей местности. Многие жители заболели, по-видимому, из-за ядовитых газов вскоре после удара.
7 октября 2008 года астероид размером около 4 метров, обозначенный как 2008 TC 3, отслеживался в течение 20 часов, когда он приближался к Земле, а затем проходил сквозь атмосферу и врезался в Судан. Это был первый случай, когда объект был обнаружен до того, как он достиг атмосферы, и сотни кусков метеорита были извлечены из Нубийской пустыни . [94]
15 февраля 2013 года астероид вошел в атмосферу Земли над Россией в виде огненного шара и взорвался над городом Челябинск во время своего прохождения через регион Уральских гор в 09:13 YEKT (03:13 UTC ). [95] [96] Воздушный взрыв объекта произошел на высоте от 30 до 50 км (от 19 до 31 мили) над землей, [97] и около 1500 человек получили ранения, в основном из-за разбитых оконных стекол, разбитых ударной волной. Сообщается, что двое находятся в тяжелом состоянии; однако погибших нет. [98] Первоначально сообщалось о том, что из-за ударной волны взрыва было повреждено около 3000 зданий в шести городах по всему региону, и эта цифра выросла до более чем 7200 в последующие недели. [99] [100] По оценкам, Челябинский метеорит нанес ущерб на сумму более 30 миллионов долларов. [101] [102] Это самый большой зарегистрированный объект, сталкивавшийся с Землей со времен Тунгусского события 1908 года. [103] [104] Предполагается, что метеор имел начальный диаметр 17–20 метров и массу около 10 000 тонн. 16 октября 2013 года группа из Уральского федерального университета под руководством Виктора Гроховского подняла большой фрагмент метеорита со дна российского озера Чебаркуль, примерно в 80 км к западу от города. [105]
1 января 2014 года 3-метровый (10-футовый) астероид 2014 AA был обнаружен Mount Lemmon Survey и наблюдался в течение следующего часа, и вскоре было обнаружено, что он находится на пути к столкновению с Землей. Точное местоположение было неопределенным, ограниченным линией между Панамой , центральной частью Атлантического океана, Гамбией и Эфиопией. Примерно в ожидаемое время (2 января 3:06 UTC) был зафиксирован инфразвуковой всплеск вблизи центра ударного диапазона, в середине Атлантического океана. [106] [107] Это второй случай, когда природный объект был идентифицирован до столкновения с Землей после 2008 TC3.
Почти два года спустя, 3 октября, WT1190F был обнаружен вращающимся вокруг Земли по сильно эксцентричной орбите, которая вывела его из-под кольца геоцентрических спутников на орбиту, почти вдвое превышающую орбиту Луны. По оценкам, он был выведен Луной на курс столкновения с Землей 13 ноября. После более чем месяца наблюдений, а также предварительных наблюдений, датированных 2009 годом, было обнаружено, что он был гораздо менее плотным, чем должен быть естественный астероид, что позволяет предположить, что это, скорее всего, был неопознанным искусственным спутником. Как и предполагалось, он упал над Шри-Ланкой в 6:18 UTC (11:48 по местному времени). Небо в регионе было очень пасмурным, поэтому только группа наблюдения с воздуха смогла успешно наблюдать его падение над облаками. Сейчас считается, что это остаток миссии Lunar Prospector в 1998 году, и это третий случай, когда какой-либо ранее неизвестный объект — естественный или искусственный — был идентифицирован до столкновения.
22 января 2018 года объект A106fgF был обнаружен Системой оповещения об астероидном земном столкновении (ATLAS) и идентифицирован как имеющий небольшой шанс столкнуться с Землей позднее в тот же день. [108] Поскольку он был очень тусклым и был идентифицирован только за несколько часов до своего приближения, было сделано не более 4 начальных наблюдений, охватывающих 39-минутный период. Неизвестно, столкнулся ли он с Землей или нет, но ни одного огненного шара не было обнаружено ни в инфракрасном, ни в инфразвуковом диапазоне, поэтому, если бы это произошло, он был бы очень маленьким и, вероятно, находился бы вблизи восточного конца своей потенциальной зоны падения — в западной части Тихого океана.
2 июня 2018 года в ходе обследования горы Леммон был обнаружен 2018 LA (ZLAF9B2), небольшой астероид размером 2–5 метров, дальнейшие наблюдения которого вскоре показали, что вероятность столкновения с Землей составляет 85%. Вскоре после столкновения в Американское метеорное общество поступил отчет о болиде из Ботсваны . Дальнейшие наблюдения с помощью ATLAS расширили дугу наблюдения с 1 до 4 часов и подтвердили, что орбита астероида действительно столкнулась с Землей в южной части Африки, полностью замкнув цикл с отчетом о болиде и сделав его третьим подтвержденным природным объектом, столкнувшимся с Землей, и вторым на суше после 2008 TC 3. [109] [110] [111]
8 марта 2019 года НАСА объявило об обнаружении крупного воздушного взрыва, который произошел 18 декабря 2018 года в 11:48 по местному времени у восточного побережья полуострова Камчатка . По оценкам, камчатский суперболид имел массу около 1600 тонн и диаметр от 9 до 14 метров в зависимости от его плотности, что делает его третьим по величине астероидом, упавшим на Землю с 1900 года, после Челябинского метеорита и Тунгусского события. Огненный шар взорвался в воздушном взрыве на высоте 25,6 км (15,9 миль) над поверхностью Земли.
2019 MO , астероид размером около 4 м, был обнаружен ATLAS за несколько часов до его падения в Карибское море недалеко от Пуэрто-Рико в июне 2019 года. [112]
В 2023 году небольшой метеорит, как полагают, пробил крышу дома в Трентоне, штат Нью-Джерси. Металлический камень был размером примерно 4 на 6 дюймов и весил 4 фунта. Предмет был изъят полицией и проверен на радиоактивность. [113] Позже ученые из Колледжа Нью-Джерси, а также эксперт по метеоритам Джерри Делани, ранее работавший в Ратгерском университете и Американском музее естественной истории, подтвердили, что объект является метеоритом. [114]
В конце 20-го и начале 21-го века ученые приняли меры для обнаружения околоземных объектов и прогнозирования дат и времени падения астероидов на Землю, а также мест, в которых они упадут. Центр малых планет Международного астрономического союза (MPC) является глобальным центром информации об орбитах астероидов. Система Sentry от NASA постоянно сканирует каталог известных астероидов MPC, анализируя их орбиты на предмет возможных будущих столкновений. [115] В настоящее время ни одно из них не прогнозируется (единственным наиболее вероятным столкновением, которое в настоящее время указано, является астероид 2010 RF 12 размером ~7 м , который должен пролететь мимо Земли в сентябре 2095 года с прогнозируемой вероятностью столкновения всего в 5%). [116]
В настоящее время прогнозирование в основном основано на каталогизации астероидов за несколько лет до того, как они должны будут столкнуться. Это хорошо работает для более крупных астероидов (> 1 км в поперечнике), поскольку их легко увидеть с большого расстояния. Более 95% из них уже известны, и их орбиты измерены, поэтому любые будущие столкновения можно предсказать задолго до того, как они окажутся на своем последнем подходе к Земле. Более мелкие объекты слишком слабы для наблюдения, за исключением случаев, когда они подходят очень близко, и поэтому большинство из них невозможно наблюдать до их последнего подхода. Текущие механизмы обнаружения астероидов на последнем подходе полагаются на широкоугольные наземные телескопы , такие как система ATLAS. Однако современные телескопы покрывают только часть Земли и, что еще важнее, не могут обнаружить астероиды на дневной стороне планеты, поэтому так мало более мелких астероидов, которые обычно сталкиваются с Землей, обнаруживаются в течение нескольких часов, когда они были бы видны. [117] До сих пор было успешно предсказано только четыре столкновения, все от безобидных астероидов диаметром 2–5 м и обнаружены за несколько часов.
В апреле 2018 года фонд B612 сообщил: «Совершенно точно, что мы будем поражены [разрушительным астероидом], но мы не уверены на 100 процентов, когда это произойдет». [7] Также в 2018 году физик Стивен Хокинг в своей последней книге « Краткие ответы на большие вопросы » назвал столкновение с астероидом самой большой угрозой для планеты. [8] [9] В июне 2018 года Национальный совет США по науке и технологиям предупредил, что Америка не готова к столкновению с астероидом , и разработал и опубликовал «План действий по национальной стратегии готовности к столкновению с околоземными объектами» , чтобы лучше подготовиться. [10] [11] [12] [13] [14] Согласно экспертным показаниям в Конгрессе США в 2013 году, НАСА потребуется не менее пяти лет подготовки для запуска миссии по перехвату астероида. [15] Предпочтительным методом является отклонение, а не разрушение астероида. [118] [119] [120]
Ударные кратеры предоставляют доказательства прошлых столкновений с другими планетами Солнечной системы, включая возможные межпланетные земные столкновения. Без радиоуглеродного датирования другие точки отсчета используются для оценки времени этих событий столкновений. Марс предоставляет некоторые существенные доказательства возможных межпланетных столкновений. Северный полярный бассейн на Марсе, как предполагают некоторые, является доказательством столкновения планетарного размера с поверхностью Марса между 3,8 и 3,9 миллиардами лет назад, в то время как Utopia Planitia является крупнейшим подтвержденным столкновением, а Hellas Planitia является крупнейшим видимым кратером в Солнечной системе. Луна предоставляет аналогичные доказательства массивных столкновений, причем бассейн Южный полюс-Эйткен является самым большим. Бассейн Caloris на Меркурии является еще одним примером кратера, образованного массивным столкновением. Rheasilvia на Весте является примером кратера, образованного ударом, способным, исходя из соотношения удара к размеру, серьезно деформировать объект планетарной массы. Ударные кратеры на лунах Сатурна, такие как Энгелье и Жерин на Япете , Мамальди на Рее и Одиссей на Тефии и Гершель на Мимасе, образуют значительные поверхностные особенности. Модели, разработанные в 2018 году для объяснения необычного вращения Урана, подтверждают давнюю гипотезу о том, что это было вызвано косым столкновением с массивным объектом, вдвое превышающим по размеру Землю. [121]
Юпитер — самая массивная планета в Солнечной системе , и из-за своей большой массы он имеет обширную сферу гравитационного влияния, область пространства, где захват астероида может произойти при благоприятных условиях. [122]
Юпитер способен захватывать кометы на орбите вокруг Солнца с определенной частотой. В целом, эти кометы совершают несколько оборотов вокруг планеты по нестабильным орбитам, которые сильно вытянуты в эллиптические формы и подвержены возмущениям со стороны солнечной гравитации. В то время как некоторые из них в конечном итоге восстанавливают гелиоцентрическую орбиту , другие терпят крах на планете или, реже, на ее спутниках. [123] [124]
Помимо массового фактора, его относительная близость к внутренней части Солнечной системы позволяет Юпитеру влиять на распределение там малых тел. Долгое время считалось, что эти характеристики заставляют газовый гигант вытеснять из системы или притягивать большую часть блуждающих объектов в его окрестностях и, следовательно, определять сокращение числа потенциально опасных для Земли объектов. Последующие динамические исследования показали, что в действительности ситуация более сложная: присутствие Юпитера, по сути, имеет тенденцию уменьшать частоту воздействия на Землю объектов, приходящих из облака Оорта , [125] тогда как оно увеличивает ее в случае астероидов [126] и короткопериодических комет. [127]
По этой причине Юпитер является планетой Солнечной системы, характеризующейся самой высокой частотой столкновений, что оправдывает его репутацию «подметальщика» или «космического пылесоса» Солнечной системы. [128] Исследования 2009 года предполагают частоту столкновений один раз в 50–350 лет для объекта диаметром 0,5–1 км; столкновения с более мелкими объектами будут происходить чаще. Другое исследование подсчитало, что кометы диаметром 0,3 км (0,19 мили) сталкиваются с планетой примерно раз в 500 лет, а кометы диаметром 1,6 км (0,99 мили) — только раз в 6000 лет. [129]
В июле 1994 года комета Шумейкера-Леви 9 была кометой, которая распалась и столкнулась с Юпитером, обеспечив первое прямое наблюдение внеземного столкновения объектов Солнечной системы. [130] Это событие послужило «звонком будильника», и астрономы отреагировали, запустив такие программы, как Lincoln Near-Earth Asteroid Research (LINEAR), Near-Earth Asteroid Tracking (NEAT), Lowell Observatory Near-Earth Object Search (LONEOS) и несколько других, которые резко увеличили скорость открытия астероидов.
Ударное событие 2009 года произошло 19 июля, когда астроном-любитель Энтони Уэсли обнаружил в южном полушарии Юпитера новое черное пятно размером с Землю . Тепловой инфракрасный анализ показал, что оно было теплым, а спектроскопические методы обнаружили аммиак. Ученые JPL подтвердили, что на Юпитере произошло еще одно столкновение, вероятно, с участием небольшой необнаруженной кометы или другого ледяного тела. [131] [132] [133] По оценкам, ударник имел диаметр около 200–500 метров.
Позднее незначительные столкновения наблюдались астрономами-любителями в 2010, 2012, 2016 и 2017 годах; одно столкновение было зафиксировано зондом Juno в 2020 году.
В 1998 году было замечено, что две кометы падают на Солнце в тесной последовательности. Первая из них была 1 июня, а вторая на следующий день. Видеозапись этого, за которой последовал драматический выброс солнечного газа (не связанный с ударами), можно найти на веб-сайте NASA [134] . Обе эти кометы испарились до соприкосновения с поверхностью Солнца. Согласно теории ученого из Лаборатории реактивного движения NASA Зденека Секанины , последним ударником, который действительно соприкоснулся с Солнцем, была «суперкомета» Говарда-Кумена-Михельса 30 августа 1979 года. [135] [ самостоятельно опубликованный источник? ] (См. также sungrazer .)
В 2010 году, в период с января по май, широкоугольная камера 3 телескопа «Хаббл » [136] сделала снимки необычной формы буквы X, возникшей в результате столкновения астероида P/2010 A2 с меньшим астероидом .
Около 27 марта 2012 года, на основании доказательств, были обнаружены признаки удара на Марсе . Снимки с Mars Reconnaissance Orbiter предоставляют убедительные доказательства самого большого удара, наблюдаемого на сегодняшний день на Марсе, в виде свежих кратеров, самый большой из которых имеет размеры 48,5 на 43,5 метра. По оценкам, он был вызван ударником длиной от 3 до 5 метров. [137]
19 марта 2013 года на Луне произошло столкновение, которое было видно с Земли, когда метеороид размером с валун диаметром 30 см врезался в лунную поверхность на скорости 90 000 км/ч (25 км/с; 56 000 миль/ч), создав 20-метровый кратер. [138] [139] НАСА активно отслеживает столкновения с Луной с 2005 года, [140] отслеживая сотни возможных событий. [141] [142]
18 сентября 2021 года в результате удара на Марсе образовалось скопление кратеров, самый большой из которых имел диаметр 130 м. 24 декабря 2021 года в результате удара образовался кратер шириной 150 м. Обломки были выброшены на расстояние до 35 км (19 миль) от места удара. [143]
Столкновения между галактиками, или слияния галактик , наблюдались напрямую космическими телескопами, такими как Хаббл и Спитцер. Однако столкновения в планетных системах, включая столкновения звезд , хотя и долгое время предполагались, только недавно начали наблюдаться напрямую.
В 2013 году столкновение малых планет было обнаружено вокруг звезды NGC 2547 ID 8 телескопом Spitzer и подтверждено наземными наблюдениями. Компьютерное моделирование предполагает, что столкновение было связано с крупными астероидами или протопланетами, аналогичными событиям, которые, как полагают, привели к образованию планет земной группы, таких как Земля. [6]
(Прямая ссылка на PDF, Дополнительная опубликованная информация)
{{cite journal}}: Цитировать журнал требует |journal=( помощь ){{cite web}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка ){{cite web}}: CS1 maint: бот: исходный статус URL неизвестен ( ссылка ){{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ){{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ){{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ){{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ){{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ){{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ){{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ){{cite web}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )
