Astronomicheskoe proshloe i budushee zemli
N. A. Sahibullin
Kazanskii gosudarstvennyi universitetSoderzhanie
Issledovaniya astronomov pokazali, chto za poslednie 2400 let bylo 20 blizkih (men'shih 15 mln km) prohozhdenii 18 komet. Samoe blizkoe prohozhdenie na rasstoyanii v 2,3 mln km bylo u komety Lekselya v iyule 1770 goda. Podschitano, chto v blizhaishie 30 let blizkie prohozhdeniya budut u treh izuchennyh komet. No, k schast'yu, minimal'nye rasstoyaniya budut ne stol' opasnymi — bolee 9 mln km.
Sleduet imet' v vidu, chto poka rech' shla ob izvestnyh kometah. Vyshe bylo skazano ob otkrytii transplutonovyh komet. Eti komety mogut zaletat' vo vnutrennie oblasti Solnechnoi sistemy, v chastnosti, peresekayas' s orbitoi Zemli. Ne isklyucheno, chto eti eshe ne otkrytye komety i mogut nesti v sebe opasnost'.
Astrofizicheskaya opasnost'
No, uvy, ne tol'ko stolknoveniya nesut v sebe global'nye posledstviya dlya Zemli. Otmetim kratko lish' dve vozmozhnye opasnosti, ishodyashie iz dal'nego kosmosa.
Budushaya zhizn' Solnca. Astrofiziki mogut rasschitat' vse etapy zhizni zvezdy [3]. Soglasno raschetam, naprimer, cherez 7,9 mlrd let Solnce prevratitsya v krasnyi sverhgigant, uvelichiv svoi razmer v 170 raz, poglotiv pri etom Merkurii. Netrudno podschitat', chto na nashem nebe Solnce budet vyglyadet' kak krasnyi shar, zanimayushii polovinu nebesnoi sfery. V rezul'tate temperatura na Zemle povysitsya, nachnetsya intensivnoe isparenie okeanov, iz-za chego uvelichitsya neprozrachnost' atmosfery, chto vyzovet tak nazyvaemyi parnikovyi effekt: Zemlya stanet ochen' goryachei.
Dal'neishee razduvanie Solnca privedet k tomu, chto i Zemlya uzhe budet vrashat'sya fakticheski vnutri Solnca. Soglasno etomu scenariyu, Zemle ugotovlena ne ochen' priyatnaya uchast'. Trenie Zemli i chastic gaza Solnca budet umen'shat' orbital'nuyu skorost' Zemli, v rezul'tate Zemlya po spirali budet padat' k central'nym oblastyam Solnca. Eto privedet k tomu, chto Solnce nagreet Zemlyu do chrezvychaino vysokih temperatur, prevrativ ee v raskalennye skaly bez vsyakih priznakov nalichiya vody v okeanah i, estestvenno, zhizni.
Vspyshki sverhnovyh. Drugie zvezdy, kotorye imeyut bol'shuyu massu, chem Solnce, zhivut neskol'ko inache. Na opredelennoi stadii oni mogut vzorvat'sya, vydeliv pri etom chudovishnuyu energiyu (astronomy nazyvayut takoi process vspyshkoi sverhnovoi). Bylo vyyasneno, chto imeyutsya dve prichiny takih vspyshek.
Na poslednei stadii zhizni u zvezdy prekrashayutsya yadernye reakcii i ona prevrashaetsya v plotnyi ob'ekt — belyi karlik (BK). No esli okolo BK imeetsya sosednyaya zvezda, to veshestvo etoi zvezdy mozhet peretekat' na BK. Pri etom na poverhnosti BK opyat' nachinayutsya termoyadernye reakcii, vydelyayushie gromadnuyu energiyu. Takoi mehanizm vspyshki rabotaet dlya sverhnovyh tipa SNI.
Drugoi tip sverhnovyh (SNII) ob'yasnyaetsya evolyuciei zvezdy massy bolee desyati mass Solnca. Termoyadernye reakcii soprovozhdayutsya prevrasheniem vodoroda v bolee tyazhelye elementy. Na kazhdoi stadii vydelyaetsya energiya, nagrevayushaya zvezdu. Teoriya predskazyvaet, chto pri dostizhenii obrazovaniya zheleza posledovatel'nost' reakcii prekrashaetsya. Vnutrennyaya chast' zheleznogo yadra v techenie sekundy szhimaetsya. Kogda vnutrennyaya chast' zvezdy dostigaet yadernyh plotnostei, ona otskakivaet ot centra, stalkivayas' s eshe kollapsiruyushei vneshnei chast'yu yadra. Voznikayushaya udarnaya volna raznosit vsyu zvezdu. Vydelyaemaya energiya za 1 s budet chudovishnoi, ravnoi energii, izluchennoi 100 solncami za 109 let.
Nekotorye astronomy (I.S. Shklovskii i F.N. Kracovskii) polagali, chto takoi vzryv mog proizoiti u blizkoi k Solncu zvezdy 65 mln let nazad. Soglasno scenariyu, opisannomu etimi avtorami, vybroshennoe veshestvo posle vzryva cherez neskol'ko tysyach let dostiglo Zemli. Ono soderzhalo relyativistskie chasticy, kotorye pri popadanii v atmosferu Zemli vyzvali intensivnyi potok vtorichnyh kosmicheskih chastic, kotorye pri dostizhenii poverhnosti Zemli povysili radioaktivnost' v 100 raz. Eto neizbezhno privelo by k mutaciyam v zhivyh organizmah s posleduyushim ih ischeznoveniem.
Veroyatnost' global'nogo vliyaniya na Zemlyu takogo vzryva v budushem zavisit, vo-pervyh, ot togo, naskol'ko chasto proishodyat vspyshki sverhnovyh v nashei Galaktike, i, vo-vtoryh, ot kriticheskogo rasstoyaniya r do zvezdy. Osnovyvayas' na nablyudaemyh dannyh, izvestnyi specialist po statistike zvezd S. Van der Berg prishel k vyvodu, chto za kazhdyi 1 mlrd let v ob'eme nashei Galaktiki v 1 kpk3 proishodyat v srednem 150 000 vspyshek sverhnovyh. Esli vzyat' za kriticheskoe rasstoyanie do zvezdy v r = 10 svetovyh let, to legko poluchit', chto, dlya togo, chtoby v ob'eme takogo radiusa proizoshla odna vspyshka, neobhodimo vremya v 60 mlrd let. Eta velichina sushestvenno bol'she vozrasta Zemli. Takim obrazom, maloveroyatno, chto bioticheskie krizisy mozhno ob'yasnit' yavleniem vspyshki. V budushem takaya vspyshka takzhe ne ochen' veroyatna. Odnako vse zhe sleduet otmetit', chto privedennye rassuzhdeniya osnovany na srednih ocenkah. Dlya primera otmetim, chto zvezda Betel'geize v sozvezdii Oriona mozhet vspyhnut' cherez neskol'ko tysyach let. Drugaya zvezda - 
Car vspyhnet cherez 10 000 let. K schast'yu, rasstoyaniya do nih dostatochno veliki — 650 i 10 000 svetovyh let.
Gamma-vspyshki. Okolo 30 let nazad astronomy s pomosh'yu sputnikovyh nablyudenii ustanovili, chto v razlichnyh tochkah nebesnoi sfery nablyudayutsya ob'ekty, kotorye vspyhivayut v gamma-diapazone (ris. 3) s dlitel'nost'yu vspyshek ot dolei sekundy do neskol'kih minut. Poslednie ocenki rasstoyanii do etih ob'ektov svidetel'stvuyut, chto oni raspolagayutsya daleko za predelami nashei Galaktiki. Eto oznachaet, chto energiya izlucheniya v gamma-diapazone u etih ob'ektov fantasticheski velika — poryadka 1050–1052 erg.
Naibolee rasprostranennaya gipoteza o mehanizme vspyshek, predlozhennaya S.I. Blinnikovym i dr., — eto gipoteza o sliyanii dvuh neitronnyh zvezd — poslednei stadii zhizni dvoinoi sistemy, sostoyavshei iz dvuh massivnyh zvezd. Raschety astrofizikov pokazali, chto pri takom sliyanii vydelyaetsya energiya, ekvivalentnaya energii izlucheniya milliarda galaktik, podobnyh nashei.
Ob etih ob'ektah bolee podrobno mozhno prochitat' v [4, 5].
No takie pary neitronnyh zvezd mogut sushestvovat' ne tol'ko na kosmologicheskom rasstoyanii, no i vnutri nashei Galaktiki. Astrofiziki podschitali, chto v nashei Galaktike odno sliyanie pary proishodit kazhdye 2-3 mln let. Seichas nadezhno ustanovleno nalichie treh takih par. Esli odna iz nih (PSR B2127+11C) nachnet slivat'sya, to posledstviya etogo dlya Zemli budut ochen' ser'ezny, pravda, bolee chem cherez 220 mln let. Prezhde vsego sil'noe gamma-izluchenie unichtozhit ozonovyi sloi atmosfery Zemli. No glavnoe v tom, chto pri vspyshke obrazuyutsya energichnye kosmicheskie chasticy, kotorye, dostignuv atmosfery Zemli, budut sozdavat' vtorichnye kosmicheskie chasticy. Eti chasticy doidut do poverhnosti Zemli i dazhe glubzhe, prevrativ ee v radioaktivnoe kladbishe.
Vse privedennye vyshe fakty stavyat glavnyi vopros.
Chto delat'?
Otvet na etot vopros primenitel'no k malym telam Solnechnoi sistemy dolzhen soderzhat' dva aspekta:
astronomicheskii — neobhodimo zablagovremenno otkryt' neizvestnye i potencial'no opasnye ob'ekty na kak mozhno bol'shem rasstoyanii ot Zemli, vychislit' ih tochnye orbity i predskazat' moment vozmozhnoi opasnosti;
tehnicheskii — neobhodimo prinyat' resheniya i ih realizovat', chtoby izbezhat' vozmozhnogo stolknoveniya.
Dlya resheniya astronomicheskoi chasti seichas sozdaetsya set' teleskopov s diametrom okolo 2 m. Eto pozvolit obnaruzhit' primerno 90% opasnyh asteroidov na rasstoyanii do 200 mln km i 35% opasnyh komet na rasstoyanii do 500 mln km. Poskol'ku skorosti dvizheniya ob'ektov poryadka 10 km/s, to eto pozvolit imet' rezerv vremeni v neskol'ko mesyacev dlya prinyatiya resheniya.
Tochnost' teoreticheskih raschetov orbit i momentov stolknovenii prezhde vsego opredelyaetsya kolichestvom ustanovlennyh polozhenii na nebe opasnyh ob'ektov. Etu zadachu mozhno reshit' s pomosh'yu ukazannoi vyshe seti teleskopov. Dalee pri raschete orbit neobhodimo tshatel'no uchest' vozmusheniya v dvizhenii nebesnyh tel, vyzvannye vozdeistviem vseh planet Solnechnoi sistemy. Eta problema uzhe reshena astronomami s vysokoi tochnost'yu.
Trudnee vsego uchest' negravitacionnye sily, vliyayushie na dvizhenie ob'ektov. Eti sily obuslovleny mnogimi prichinami. Asteroidy i komety dvigayutsya v material'noi srede (mezhplanetnaya plazma, elektromagnitnoe pole), ispytyvaya pri etom soprotivlenie. Oni takzhe ispytyvayut vliyanie sil svetovogo davleniya ot Solnca. V rezul'tate tela mogut otklonit'sya ot chisto keplerovskoi orbity, to est' vychislennoi s uchetom tol'ko gravitacionnogo vzaimodeistviya tela s Solncem (i planetami).
Tehnicheskii aspekt problemy bolee slozhnyi, i imeyutsya po sushestvu poka tri varianta. Odin predusmatrivaet unichtozhenie opasnogo ob'ekta putem zasylki na nego rakety s yadernoi bomboi. Raschety pokazali, chto dlya unichtozheniya asteroida diametrom v 1 km neobhodim vzryv v 4 · 1019 erg [6, s. 270]. No etot proekt mozhet prinesti nepredskazuemye ekologicheskie posledstviya, svyazannye s zasoreniem kosmosa yadernymi othodami.
Est' variant popytki otkloneniya dvizheniya ob'ekta ot svoei estestvennoi orbity za schet soobsheniya emu dopolnitel'nogo impul'sa, skazhem za schet posadki na ego poverhnost' rakety s moshnoi energeticheskoi ustanovkoi. Na segodnya oba takih proekta poka trudnoosushestvimy: dlya etogo neobhodimo imet' rakety s bol'shimi massami i bol'shimi skorostyami dvizheniya, chem imeyutsya v nastoyashee vremya. No v principe eto sovsem ne beznadezhnoe delo dlya tehnologii XXI veka.
Tretii variant osnovan na ispol'zovanii negravitacionnyh effektov v dvizhenii nebesnyh tel. Naprimer, yadra komet mozhno otklonit' ot pervonachal'noi orbity, ispol'zuya sublimacionnyi sposob, sut' kotorogo takova [6, s. 256]. Orbita komety v nekotoroi stepeni opredelyaetsya i silami svetovogo davleniya ot Solnca, vyzyvayushego obrazovanie hvosta. Esli unichtozhit' ili oslabit' pylevuyu poverhnost' yadra, to usilennoe istechenie veshestva iz yadra mozhet pridat' komete impul's v nuzhnom napravlenii.
Hotya astrofizicheskaya opasnost' ozhidaet Zemlyu v otdalennom budushem, uzhe seichas imeyutsya dovol'no interesnye idei izbezhat' ee. Nekotorye iz nih kazhutsya dazhe fantasticheskimi. V odnom variante predlagaetsya sozdat' vokrug Zemli shit, ispol'zuya veshestvo asteroidov ili Luny. Naprimer, massa asteroida Ceres vpolne dostatochna dlya sozdaniya diska okolo Zemli tolshinoi v 1 km. On vpolne mozhet ekranirovat' potoki chastic i izlucheniya ot sverhnovyh i gamma-vspyshek.
V zaklyuchenie otmetim, chto net osnovanii dlya apokalipticheskogo fatalizma. Chelovechestvo uzhe dostiglo dostatochno vysokogo urovnya nauki i tehnologii, chtoby predugadat' opasnost'. Malo togo, ono uzhe nahoditsya na poroge sozdaniya effektivnoi sistemy zashity. Mozhno lish' nadeyat'sya, chto chelovechestvo, osoznav predstoyashuyu opasnost', predprimet usiliya dlya dal'neishego razvitiya nauki i neobhodimoi tehnologii vmesto togo, chtoby reshat' vnutrennie konflikty, bezdumno rashoduya svoi intellekt i finansovye sredstva.
Literatura
1. Surdin V.G. Rozhdenie zvezd. M.: URSS, 1997. 207 s.
2. Cherepashuk A.M. Planety vo Vselennoi // Sorosovskii Obrazovatel'nyi Zhurnal. 2001. N 4. S. 76-82 .
3. Kippenhan R. 100 milliardov Solnc: Rozhdenie, zhizn' i smert' zvezd. M.: Mir, 1990. 293 s.
4. Lipunov V.M. "Voennaya taina" astrofiziki // Sorosovskii Obrazovatel'nyi Zhurnal. 1998. N 5. S. 83-89.
5. Kurt V.G. Eksperimental'nye metody izucheniya kosmicheskih gamma-vspleskov // Tam zhe. 1998. N 6. S. 71-76.
6. Okolozemnaya astronomiya (kosmicheskii musor). M.: Kosmosinform, 1998. 277 s.
Recenzent stat'i A.M. Cherepashuk|
Publikacii s klyuchevymi slovami:
vozniknovenie zhizni - zhizn' vo Vselennoi - astrobiologiya
Publikacii so slovami: vozniknovenie zhizni - zhizn' vo Vselennoi - astrobiologiya | |
Sm. takzhe:
Vse publikacii na tu zhe temu >> | |
