Дуг МакДугалл – Зачем нужна геология (страница 13)
При взгляде с воздуха кратер Барринджера производит потрясающее впечатление (рисунок 4). Иногда пилоты пролетающих неподалеку самолетов ради него слегка отклоняются от маршрута и накреняют самолет, чтобы пассажирам было лучше видно. Замечательная сохранность кратера обусловлена его молодостью (ему всего 49 тысяч лет) и умеренной эрозией в сухом климате Аризоны. Исследователи кратера оценивают, что ударившее тело имело массу около 300 тысяч тонн и поперечник 50 метров, но примерно половина его вещества испарилась еще в атмосфере. Большая часть остатка испарилась при ударе. Размер кратера гораздо больше, чем размер упавшего тела — он был образован ударной волной, а не самим метеоритом.
Рисунок 4. Вид с воздуха на кратер Барринджера, Аризона. Диаметр кратера составляет примерно километр. (Фото Д. Родди; любезно предоставлено Геологической службой США).
Ироничный поворот истории: геолог, изучавший кратер Барринджера для своей диссертации 1960 года и окончательно развеявший немногие оставшиеся сомнения в его ударном происхождении, стал первым получателем премии Гилберта, которую с 1983 года вручает Геологическое общество Америки (справедливости ради следует сказать, что, хотя Гилберт и отрицал ударное происхождение кратера Барринджера, он считал, что большинство лунных кратеров образовались именно таким образом). Этим геологом был Юджин Шумейкер, который считается фактически единоличным основателем астрогеологии. Еще до работы с кратером Барринджера Шумейкер интересовался Луной и происхождением ее кратеров; он сыграл важную роль в подготовке к миссиям астронавтов «Аполлона»; американские телезрители познакомились с ним, когда он вместе с тележурналистом Уолтером Кронкайтом рассказывал в эфире программы
Хотя с геологической точки зрения кратер Барринджера появился совсем недавно, это произошло задолго до начала документированной истории человечества, и поэтому у нас мало непосредственных сведений о его воздействии на окружающую среду помимо тех, что можно обнаружить на месте его падения. Но разрушительная мощь даже небольших космических тел известна по совсем недавней катастрофе — так называемому Тунгусскому феномену: в июне 1908 года в атмосферу влетел объект диаметром примерно 35 метров[16], который потом взорвался. Никаких образцов, которые можно было бы однозначно связать с объектом, не обнаружено, и поэтому его состав неизвестен (некоторые ученые считают, что это была небольшая ледяная комета). Не найдено и никакого кратера. Однако ударная волна полностью повалила густой сибирский лес на площади свыше 2000 квадратных километров (рисунок 5). К счастью, Тунгусский объект появился в ненаселенной местности. Если бы он взорвался над крупным городом, катастрофа бы затмила такие недавние трагедии, как ураган «Катрина», теракты 11 сентября или землетрясение на Гаити в 2010 году.
Здесь уместно сказать несколько слов о терминологии. По определению метеориты — это космические тела, которые достигают Земли; по этой причине я назвал то, что взорвалось над Тунгуской, «объектом», а не метеоритом. Тело, образовавшее кратер Барринджера, считается метеоритом, поскольку какие-то фрагменты исходного объекта прошли сквозь атмосферу. Небольшие частицы космического мусора, которые полностью сгорают в атмосфере (например, «падающие звезды»), называются метеорами, однако, вероятно, это не очень удачное название для крупного тела Тунгусского феномена. В дальнейшем я буду называть это тело «объектом» или «метеороидом». Метеороид — это не имеющее четкого определения тело умеренных размеров, которое двигается в межпланетном пространстве[17]. При столкновении с Землей оно может либо полностью сгореть в атмосфере (и тогда оно будет метеором), либо достичь поверхности планеты (и тогда упавшая часть станет называться метеоритом). Запутались? Ученые любят делить все на категории.
В любом случае, объект, который привел к взрыву над Тунгуской, был невелик по космическим масштабам, однако последствия катастрофы оказались весьма серьезными. Ударные волны в атмосфере засекли даже в Британии. Мелкая пыль от взрыва, рассеявшаяся в воздухе, отражала свет от Солнца (которое в северной Европе летом не опускается низко под горизонт) и, как сообщалось, позволяла в Лондоне читать газету на улице в полночь. Тунгусский взрыв — возможно, из-за удаленности и отсутствия подробной информации об этом явлении — породил массу диких теорий: это якобы была катастрофа инопланетного космического корабля, столкновение с блуждающей черной дырой, детонация «природной водородной бомбы» в ударившей комете или взрыв огромного количества природного газа, улетучившегося из недр Земли.
Рисунок 5. Место удара Тунгусского метеороида 1908 года в Сибири, сфотографированное во время экспедиции Академии наук СССР 1927 года под руководством минералога Леонида Кулика. Об эффектах удара свидетельствуют обгоревшие и поваленные деревья, хорошо заметные спустя двадцать лет после события.
Однако новости о взрыве поступали медленно. Лишь в 1927 году, почти через двадцать лет после события, на Тунгуске появилась научная экспедиция под руководством российского минералога Леонида Кулика[18]. (Как и Барринджер в Аризоне, Кулик полагал, что на месте падения можно найти металлическое железо, и использовал эту возможность, чтобы убедить правительство профинансировать его экспедицию). Ученым приходилось пробираться через сибирские леса и поздние сугробы, а суеверные местные проводники опасались посещать место падения. Но в конце концов экспедиция добралась до места и составила подробный обстоятельный отчет. Кроме исследования физических последствий взрыва, группа Кулика собрала свидетельства очевидцев: местные жители описывали пронесшийся по небу огненный шар, яркий, как Солнце, взрывы, которые сотрясали землю, порывы горячего ветра и дым от обгоревшей растительности. Некоторые говорили, что их сбило с ног. Одна деревушка неподалеку отреагировала вполне прагматично: она отправила делегацию к местному священнику, чтобы узнать, не является ли это невиданное событие признаком приближения конца света. И если да, спрашивали они, то как нужно к нему готовиться? Сведений об ответе священника нет.
Если даже маленький Тунгусский метеороид смог вызвать колоссальные разрушения, то столкновение с крупным телом оказалось бы катастрофическим. Хотя такие удары вряд ли означают конец света в обыденном понимании, по статистике это одно из самых опасных стихийных бедствий, поскольку оно может затронуть огромное количество людей. К счастью, астрономы, видимо, смогут обнаружить крупный астероид, приближающий к Земле, задолго до столкновения. Однако вопрос в том, что можно сделать дальше.
Как мы увидим позднее, на этот счет есть немало идей — одни более перспективные, другие менее. Но прежде чем рассматривать стратегии смягчения последствий, поучительно обратиться к земным породам, чтобы понять, как такие удары влияли на нашу планету в прошлом. Оказывается, геологическая летопись может многое сказать по этому поводу.
Университет Нью-Брансуика в Канаде создал список, куда входят 176 ударных структур на Земле. (Исследователи метеоритов называют их структурами, а не кратерами, поскольку некоторые из них, особенно старые, сильно разрушились и не походят на первозданный вид кратера Барринджера). Большая часть этих кратеров нанесена на карту, там взяты образцы, а в некоторых случаях проводилось бурение, чтобы получить сведения об их внутреннем строении. Чтобы определить, включать ли конкретный кратер в этот список, используются строгие критерии. Одной круглой формы мало. Ключевые свидетельства — признаки, появляющиеся в результате воздействия высоких давлений и температур, возникающих при ударе: например, раздробленные породы, иногда частично расплавленные; минералы, которые образуются только в результате прохождения ударных волн высокого давления; а также специфические особенности в окружающих породах, которые называются «конусами разрушения» — признаки расхождения ударных волн от места столкновения. Иногда факт удара подтверждают фрагменты метеорита, однако в большинстве случаев в кратерах практически не остается свидетельств падения тела, за исключением незначительных химических следов. Как и в случае кратера Барринджера, при столкновении объекты в основном испаряются.
Самый молодой в списке — небольшой кратер, который создал метеорит, упавший в России в 1947 году[19]. Тело распалось в атмосфере и упало на поверхность в виде отдельных фрагментов, один из которых образовал кратер диаметром примерно 25 и глубиной примерно 6 метров. Однако все действительно крупные структуры имеют очень большой возраст: самый старый из известных кратеров находится также в России, имеет диаметр 16 километров и возраст около 2,4 миллиарда лет[20]. Возраст двух очень больших структур в Канаде и Южной Африке составляет около 2 миллиардов лет[21]. Геологические процессы очень сильно их изменили, но первоначальный диаметр оценивается в диапазоне 280–320 километров. Более крупных структур не найдено, хотя в 2006 году специалисты, изучавшие гравитационное поле над Антарктидой, обнаружили большой округлый объект, который может быть ударным кратером[22]. Он находится под ледяным щитом, поэтому пока нельзя взять пробы и удостовериться в его происхождении. Но если причиной его появления окажется столкновение, то эта структура станет крупнейшей на планете — его диаметра в 500 километров хватит, чтобы полностью накрыть такие штаты, как Мичиган или Огайо.