Загроза для людства чи клікбейт для ЗМІ: чому 370-метровий астероїд Апофіс може стати проблемою. Пояснюємо

Еспресо розповість про загрози для планети Земля, що несуть собою астероїди, які шанси зіткнення Апофісу з нашою планетою, та яким буде вплив для людства, якщо це станеться.

Про що у статті:

• Як часто на планету падають астероїди;
• Чи має людство захист від космічних об’єктів;
• У чому загроза астероїду Апофіс.

Як часто на планету падають астероїди

Фото: Вікіпедія

Глянувши на знімки єдиного супутника Землі, можна побачити, що він весь всіяний у кратерах. Логічний здогад і він буде правильним, що це внаслідок падіння на нього різного розміру комічних об’єктів. Однак, чому такого не спостерігаємо на Землі?

Насправді Земля також всіяна кратерами, однак через силу життя, природа (завдяки рослинному покриву) дуже швидко ховає від очей ці провалля. Також різні геологічні процеси мають тенденцію знищувати старі кратери. Та крім режиму "маскування", наша планета має іншу потужну зброю від астероїдів – атмосферу, яка перетворює їх в метеорити, щоб люди могли загадувати бажання, коли "зірка падає".

Атмосфера Землі складається переважно з різних газів, найбільше з азоту (близько 78%), кисню (приблизно 21%), аргону, водню, вуглекислого газу тощо. Особливість атмосфери полягає у її здатність поглинати та розсіювати енергію, створювати тепловий бар’єр. Об’єкти, які потрапляють в атмосферу, зазнають атмосферного опору, що створює механічне навантаження і нагрівання об’єкту. У підсумку той в буквальному сенсу розвалюється на менші шматки, які згоряють і вибухають. Кожного дня на Землю падає велика кількість так званих метеороїдів (маленьких астероїдів), проте більшість з них такі малі (менші за кулак), що одразу згорають і ми їх просто не бачимо.

На Землі входження в атмосферу починається нижче лінії Кармана (умовна межа, яка розподіляє космос та атмосферу планети), що знаходиться на висоті більш ніж 100 км від її поверхні (для Венери ця висота складає 250 км, а для Марса – 80 км). На висоті 83–74 км, якщо об’єкт ще не згорів, то розпадається на менші шматки. Поступово ці шматочки все зменшуються (особливо в найнижчих 12 кілометрах, де лежить 90% маси атмосфери Землі), але іноді згоряють не повністю, падають на Землю і стають дорогоцінним метеоритним камінням. Чим більший об’єкт, його швидкість і гостріший кут падіння, тим менше атмосфера може захисти планету від позаземного тіла. Особливо, якщо вага об’єкта більше 100 тис. тонн, тоді атмосфера не може сповільнити його космічної швидкості, і той стає, по-суті, бомбою різної потужності.

Найбільш відомий приклад – метеоритний кратер Чиксулуб в Мексиці, який утворений падінням на Землю 10-кілометрового астероїда 66 мільйонів років тому. Спричинені цією подією кліматичні зміни були причиною масового вимирання близько 75 % видів рослин і тварин на Землі, включаючи динозаврів (крім птахів). З діаметром 180 км і глибиною 20 км він є одним з найбільших метеоритних кратерів на Землі.

Менш відомий, але більш явний через свою помітність – Аризонський кратер. Його діаметр становить 1200 м, а глибина – 180 м. Він утворився відносно недавно – всього 50 тис. років тому назад. Енергія, що вивільнилася при зіткненні становила близько 10 мегатонн тротилу (а це понад 500 ядерних бомб, що скинули на Хіросімо в 1945 році). В часи, коли цей астероїд впав на теперішню Аризону, людей в Америці не було, тому постраждали лише тварини і рослини. Однак є гіпотеза, що цей вибух міг запустити значні кліматичні зміни в регіоні.

Найбільш сильний і близький для нас у часі став Тунгуський метеорит, що впав 30 червня 1908 року в центральному Сибірі. Потужність вибуху оцінюється у 10-20 мегатонн (1000 ядерних бомб). Вибухова хвиля двічі обігнула земну кулю і фіксувалася багатьма метеостанціями.

В Україні найбільшим вважається Бовтиський кратер в Кіровоградський області. Імовірно, що метеорит тут впав дуже давно – близько 65 млн років тому. Його діаметр становить 25 км, а глибина – до 600 м.

Загалом на сьогоднішній день вчені виявили і підвередили близько 200 різних кратерів на Землі, що утворилися через падіння космічних об’єктів. Але потенційно кратерів на нашій планеті, яка має кілька мільярдів років історії, є значно більше. Наразі найстарішим вважається кратер у Австралії, якому 2,2 млрд років. За оцінками NASA, астероїди діаметром більше кількох кілометрів, які можуть викликати масштабні катастрофи і потенційно знищити людство, ударяються в Землю лише раз на кілька мільйонів років. Астероїди меншого масштабу, які все рівно становлять значну регіональну загрозу для мільйонів людей, вони вдаряються приблизно раз на сто тисяч років.

Однак попри ці здавалося математично хороші шанси на виживання, все ж уряди багатьох держав спрямовують гроші на дослідження ближнього космосу, виявлення потенційно небезпечних астероїдів та знайдення способів, як відвернути можливі катастрофи. Наприклад, у 2015 році NASA виділяла 40 млн доларів на рік для програм, які пов’язані з пошуком небезпечних астероїдів.

Чи має людство захист від космічних об’єктів

Фото: Вікіпедія

Люди з давна відчували релігійний страх перед кометами, які були віщунами змін. Адже до винайдення телескопів, розробки математичних моделей прогнозування руху, зрештою, до сучасних технологій, космічні об’єкти були загадковими і непередбачуваними. Лише на початку ХХ століття вчені довели, що Земля теж всіяна кратерами через падіння астероїдів чи комет. Тобто лише сто років тому почали задумуватися, а чи можемо ми вберегтися від того, що рухається в космосі на великих швидкостях в нашу сторону?

Є три ключові методів, які застосовує людство, щоб реагувати на космічні виклики:

По-перше – спостереження та виявлення. Космічні агентства різних країн ведуть програми спостереження та виявлення потенційно небезпечних об'єктів, щоб вчасно реагувати на можливі загрози. Однак через велетенські масштаби, ми спостерігаємо лише за кількома відсотками ближнього космосу, тому важливою є діяльність астрономів любителів. Небезпеку комічних об’єктів вимірюють за шкалою Торіно (від 0 до 10). Навколоземні об’єкти з позначкою 1 за цією шкалою, виявляють кілька разів на рік і можуть мати цей показник кілька тижнів, поки їх не вивчають детальніше і практично виключають зіткнення, тобто вписують їм позначку 0.

По-друге – моніторинг та прогнозування траєкторій. Виявлення об’єкта – це лише половина справи, адже важливо постійно вивчати траєкторії астероїдів та комет, щоб передбачити шанси на можливе зіткнення з Землею. Найбільш відома автоматизована система моніторингу – це Sentry, яка займається прогнозуванням зіткнень. Вона постійно відстежує найновіший каталог астероїдів на предмет можливих майбутніх зіткнень із Землею протягом наступних 100+ років. Станом на кінець 2023 року існує понад 33 тис. навколоземних об’єктів, з яких приблизно 1620 – це астероїди, які є в таблиці ризику. Лише близько 19 об’єктів у таблиці ризиків є достатньо великими, щоб кваліфікуватися як потенційно небезпечні об’єкти, тобто з діаметром понад 140 метрів.

По-третє – створення та випробування технологій відвернення. Це фінальний етап, коли після виявлення об’єкту, моделювання і перевірки траєкторії ми бачимо, що шанси на зіткнення дуже великі. Тоді потрібно якось міняти їх траєкторію.

Фото: NASA

Наразі людство не виявляло настільки потенційно небезпечних об’єктів, що точно у нас влучать найближчим часом, щоб роздумувати над тим, як відвернути катастрофу. Однак популярними є два варіанти можливої зброї поти цих астероїдів чи комет:

Космічні апарати: спрямувати якийсь космічний апарат, щоб після зіткнення відбувалося коригування траєкторії астероїда. Наприклад, у 2022 році NASA здійснила місію DART (Double Asteroid Redirection Test), завдання якої полягало у демонстрації кінетичних ефектів від спланованого зіткнення зонду-ударника з астероїдом Дідим для розробки стратегії захисту Землі. В астероїд розміром 160 метрів американський космічний зонд вагою 500 кг влучив 27 вересня 2022 року і удар виявився навіть більш ефективним, ніж думали вчені. Розрахунки показали, що орбіта астероїду скоротилася на 32 хвилини (планувалося, що лише на кілька хвилин), а саме з 11 години 55 хвилин – до 11 години 23 хвили. Це важливо, бо показує, що можна сповільнити космічний об’єкт і тим самим дати час планеті пройти точку зіткнення.

Здійснити вибух: наприклад, ядерний чи термоядерний. У кіно – це найбільш популярний метод (згадаймо відомий фільм "Армагеддон" режисера Майкла Боя з Брюсом Віллісом). Теоретично, вибухові пристрої можуть бути використані для зміни траєкторії космічних об'єктів. Але такі методи потребують ретельного прорахунку і можуть мати непередбачувані наслідки. Наразі людство не тестувало такого методу. У будь-якому випадку, все завжди залежить від конкретного прикладу – величини і швидкості космічного об’єкта, траєкторію якого треба відкоригувати. 

До екзотичних можна віднести так звані сонячні паруси або інші подібні пристрої, які могли б використовувати концентроване сонячне випромінювання, яке спрямоване на космічний об’єкт, щоб впливати на його траєкторію у космосі. Цей метод може бути більш передбачуваним, але він вимагає тривалого часу для ефективного зміщення траєкторії, тому точно не є оптимальним при небезпеках, що потребують швидкого реагування.

В чому загроза астероїду Апофіс

Фото: NASA

Астероїд Апофіс (Apophis) отримав своє ім'я на честь давньоєгипетського бога хаосу і руйнування. Адже, коли він був відкритий 19 червня 2004 року американськими астрономами, то початково його шанси на зіткнення з Землею 13 квітня 2029 року становили майже 3%. Фактичні оцінки NASA на той час становили 1 до 233. За шкалою Торіно Апофіс спершу отримав оцінку 2, яку потім підвищили навіть до 4 балів. Це найвищий рейтинг, який будь-коли було присвоєно якомусь об’єкту за історію спостережень.

Однак подальші дослідження астероїду в тисячі разів зменшили початкові прогнози. Імовірність зіткнення становить приблизно 1 до 45 000. Та все ж очікувана відстань на якій астероїд пройде біля Землі залишається непересічною – близько 30-35 тис. км. За оцінками, таке близьке наближення астероїда такого розміру відбувається приблизно кожні 800 років. Це відстань на якій знаходяться деякі штучні супутники зв’язку створені людьми, та у 10 разів менша, ніж відстань Місяця до Землі.

Цікаво, що у 2008 році астероїд знову став в центрі уваги і його називали "вбивцею людства". Німецький школяр запропонував свій варіант розрахунків з урахуванням можливості зіткнення Апофіса з штучними супутниками Землі у 2029 році, що могло б вплинути на зближення у 2036 році. Така імовірність була більшою у 100 разів, тобто 1 до 450. Чимало ЗМІ підхопили цю історію. Проте NASA спростували теорію школяра, пояснюючи, що Апофіс не пройде через пояс поточних екваторіальних геосинхронних супутників і немає ризику зіткнення, а вплив будь-якого такого удару на орбіту Апофіса був би незначним.

Тож, що являє собою цей потенційно неспечний об’єкт? Це 370-метровий навколоземний астероїд (більший за Ейфелеву вежу, яка має 324 м), діаметром майже 0,3 км і масою близько 20 млн тонн, який має свою орбіту і з певною регулярністю близько підходить до Землі. Наприклад, 13 січня 2013 року він був на відстані 14,5 млн км від нас, а вже 13 квітня 2029 року буде на відстані всього близько 35 тис. км (з областю невизначеності плюс-мінус 3,5 км через ефект Ярковського). А 27 березня 2036 року Апофіс пролетить на значно більшій відстані – 46 млн км.

Фото: скрін з ютуб

Коли за 5 років 13 квітня астероїд пролітатиме над Землею – це буде найближчий астероїд такого розміру в історії сучасних досліджень. Він буде яскравим об’єктом на нічному небі. Проходження Апофіса можна буде побачити з Європи, Африки, західної Азії (неозброєним оком – у пустельних або сільських місцевостях, а з біноклем – практично в усіх інших урбанізованих місцевостях).

Що ж буде, якщо прогнози не справдяться і відбудеться зіткнення? У регіональному масштабі наслідки б були катастрофічні, але точні розрахунки залежали б від складу астероїда, місця й кута падіння. Можна знайти дуже різні варіанти можливого впливу, сила удару може варіюватися від 500 до 1200 мегатонн тротилу, а це десятки тисяч ядерних бомб, які були скинуті на Хіросіму. Будь-яке зіткнення призведе до різного роду руйнувань у місці падіння на площі близько тисячі квадратних кілометрів (а це сумарна площа Франції та Німеччини). Тому можливі багатомільйонні людські жертви, якщо це станеться в густонаселеному районі. Проте зіткнення не спричинить довгострокових глобальних ефектів, подібних до "ядерної зими" і не знищить людства, як це колись сталося з динозаврами. Однак регіон, куди влучив би такий об’єкт зазнав справді б апокаліптичних руйнувань. Якщо б Апофіс влучив в океан, тоді б це призвело до утворення багатометрового потужного цунамі, що міг би затопити прилеглі острови та спричинити значні руйнування прибережних зон.

Безперечно, що 13 квітня 2029 року стане однією з головних астрономічних подій десятиліття. Тому космічні агенції вже готуються до цього, щоб максимально дослідити Апофіс. Наразі немає мови, що хтось спробує якось вплинути на його орбіту, оскільки та не становить загрози планеті, хоч і буде надзвичайно близькою до Землі.

Фото: NASA

25 квітня 2022 року NASA оголосило, що їх космічний корабель OSIRIS-REx (розміри 2 на 3 метри) зблизиться з астероїдом і проведе поруч нього певний час. Згідно з планом, апарат досягне Апофіса 8 квітня 2029 року. Впродовж 18-ти наступних місяців OSIRIS-REx вивчатиме астероїд і те, як земна гравітація вплине на його орбіту. Крім того, апарат виконає декілька маневрів, під час яких він наблизиться до Апофіса, а потім активує свої двигуни. Ця операція має оголити підповерхневі шари астероїда і дати змогу вивчити їхню будову та хімічний склад. У будь-якому разі ці багатообіцяючі дослідження мають відкрити нову важливу інформацію як про сам Апофіс так і загалом про наше розуміння астероїдів. Адже цей астероїд ще не раз повертатиметься до Землі і кожного разу може бути нова загроза ураження.

"Я не впевнений, що людська раса проживе ще хоча б тисячу років, якщо не знайде можливості вирватися в космос. Існує безліч сценаріїв того, як може загинути все живе на маленькій планеті. - одного разу сказав відомий фізик і космолог Стівен Хокінг, оцінюючи шанси людства через різноманітні загрози, однак додав: – Але я оптиміст. Ми точно досягнемо зірок".

Читайте також: Чому США співпрацюють з Росією в космосі та запускають спільні місії на МКС. Пояснюємо