Импактное событие

Столкновение с астероидом в представлении художника. При столкновении Земли с астероидом диаметром в несколько километров выделяется такая же энергия, как и при взрыве нескольких миллионов атомных бомб.

Импактное событие (англ. impact — «удар, столкновение») — столкновение крупного метеорита, астероида, кометы или иного небесного тела с Землёй или другой планетой или спутником. На месте такого столкновения, как правило, образуется кратер. Импактные события могут быть весьма разрушительны, так как способны вызвать пожар, землетрясение или цунами. По некоторым теориям, именно крупнейшие импактные события стали причиной массовых вымираний. Импактные события преобразуют горные породы в процессе, называемом импактным, или ударным метаморфизмом. С этим процессом связаны некоторые месторождения полезных ископаемых, к примеру, залежи меди и никеля в кратере Садбери и золотоносные породы гор Витватерсранд.

Последствия импактного события

Несмотря на то, что Земля значительно больше всех известных астероидов и комет, столкновение с телом размером более 30 км может привести к уничтожению цивилизации. Основные поражающие факторы падающих небесных тел — это:

• Ударная волна в атмосфере при взрыве объекта на небольшой высоте, аналогичная ударной волне при ядерном взрыве.
• Ударная волна в земной коре — при падении астероида достаточно крупного размера атмосфера не сможет погасить его огромную скорость. Например, скорость астероида Апофис составляет 30,728 км/с. При массе этого же астероида 2,7·10¹⁰ кг его кинетическая энергия составляет 2,4·10¹⁹ Дж. Для сравнения энергия ядерной бомбы, сброшенной на Хиросиму, составляет 10¹⁴ Дж. Такой удар вызовет значительное землетрясение.
• Цунами — в случае падения в океан возникнет цунами, значительные объемы воды испарятся в верхние слои атмосферы.
• Резкое похолодание — падение крупного тела вызовет выброс в атмосферу кубокилометров породы. Образовавшаяся аэрозольная пыль поднимется в стратосферу и значительно сократит количество солнечной энергии, достигающей Земли. После падения начнутся пожары, которые усугубят ситуацию. Последствия аналогичны вулканической зиме, примером которой может служить извержение вулкана Тамбора в 1815 году.
• Кислотные дожди будут вызваны образованием оксида азота ([math]\displaystyle{ NO }[/math]) и азотной кислоты ([math]\displaystyle{ HNO_3 }[/math]).
• Аэрозоль серной кислоты возникнет из муриацита (безводная сернокислая известь) в породах подвергшихся удару.

Степень опасности от околоземных объектов различна и оценивается по некоторым методикам в зависимости от их размеров, минимальных расстояний сближения с Землёй и вероятности столкновения с ней. При падении на Землю астероида диаметром 10 км, сравнимого с размером астероида упавшего на Землю 65 млн. лет назад (См. Чикшулуб (кратер)), движущегося со скоростью 20 см/с выделяется энергия равная [math]\displaystyle{ 10^8 }[/math] мегатонн в тротиловом эквиваленте. Это приведет к подъему в атмосферу [math]\displaystyle{ 10^{19} }[/math] г. пород и испарившихся веществ астероида. Большая часть выбросов имеют относительно большие размеры 0,1-1 мм. в диаметре и оседают из атмосферы в течении от несколиких часов до нескольких дней. Выбросы равные около 30% массы астероида (или 0,1% от общей массы выбросов в атмосферу) достигают стратосферы в виде частиц размером менее микрометра. Их оседание происходит через несколько месяцев. Импактное событие, сопровождающееся выделением энергии свыше [math]\displaystyle{ 5x10^6 }[/math] мегатонн приведет к снижению уровня солнечного излучения ниже уровня необходимого для фотосинтеза, при энергии [math]\displaystyle{ 10^7 }[/math] мегатонн уровень освещенности будет ниже уровня, необходимого для человеческого зрения. Моделирование процессов аэрозольной пыли при импактном событии, показывает, что уровень освещенности будет неудовлетворительным для зрения в течении 6 месяцев и недостаточным для фотосинтеза в течении 1 года. Поверхность суши охладится ниже температуры замерзания воды на 2 года, в первые 1-2 месяцы охлаждение составит на 30°C (по другим моделям охлаждение составит в течении недели на 15°C), тогда как температура поверхности океанов упадет только на несколько градусов.. При падении астероида меньшего диаметра - около 1 км - последствия будут менее катастрофическими. Температура на суше упадет на 5°C в течении 20 дней.

Импактное событие в океане

При падении объекта в океан, вода поглашает значительный объем выбрасываемого на большие высоты атмосферы вещества. При падении астероида диаметром 10 км. в океан, расширение пузыря горячего пара вызовет восходящие потоки смеси пара, испарившегося вещества астероида, обломков, которые достигнут высоты более 100 км. Конденсация водяного пара и испарившегося вещества астероида сформирует смесь пыли и частиц льда в верхних слоях атмосферы. Рос концентрации водорода в средних слоях атмосферы (50-100км) приведет к снижению концентрации озона. Это вызовет снижение средней высоты мезопаузы и снижению средней температуры. В таких условиях на продолжительное время (от 100000 до 1000000 лет) сформируется в земной атмосфере слой ледяных облаков.

Импактные события в истории Земли

Крупные космические объекты, диаметр которых составляет более километра, грозят человечеству явной глобальной катастрофой в случае столкновения с Землей. Несколько меньшие астероиды (такие как 325-метровый Апофис и 270-метровый 2007 TU₂₄) способны вызвать несколько меньшие по масштабам последствия.

Судя по геологическим данным (разведано несколько сотен ударных кратеров), столкновения с крупными небесными телами в истории нашей планеты случались многократно. Падением одного крупного метеорита некоторые учёные объясняют массовое исчезновение живых организмов (около 250 миллионов лет назад). Другой метеорит, 65 млн. лет назад, по гипотезе Луиса Альвареса, привёл к вымиранию динозавров на рубеже мелового и палеогенового периода. Согласно позднедриасовой импактной гипотезе, причиной похолодания в позднем дриасе, вызвавшем прекращение производства каменных орудий культуры Кловис в Северной Америке и каменных артефактов индустрии Робберга (Robberg industry) позднего каменного века (LSA) в Южной Африке, было падение метеорита или кометы.

Сравнительно меньшие объекты также представляют серьёзную угрозу Земле, поскольку ударная волна и нагрев при падении вблизи населённых пунктов могут привести к значительным разрушениям, соизмеримым с поражением от атомного взрыва. Падение Тунгусского метеорита в 1908 года не вызвало столь разрушительных последствий лишь потому, что он упал в ненаселённый район.

В 2013 году в результате взрывной волны, образовавшейся при падении метеорита на Челябинск, пострадали более тысячи человек, были выбиты стёкла в значительной части зданий Челябинска.

С начала 1990-х годов данной проблеме уделяют всё большее внимание в различных странах мира. Наряду с проведением специальных научно-технических конференций, эти вопросы рассматривались Организацией Объединённых Наций (1995 год).

Так как плотность населения Земли и количество создаваемых людьми потенциально опасных объектов (атомные электростанции, химические комбинаты) растут, то риск катастрофических последствий от падения даже небольших небесных тел будет только возрастать.

Физико-химические основы процессов, протекающих при столкновении небесных тел

Физико-химические основы процессов, протекающих при столкновении небесных тел при наличии хотя бы на одном из них (на большем по размеру и массе) плотной атмосферы Взрывное дробление метеороида, в плотной газовой атмосфере (приводящее к образованию атмосферных ударных волн) вызывается тепловыми напряжениями при его аэродинамическом нагреве и напряжениями в материале при торможении. В качестве противоположного примера можно привести атмосферу Марса, которая разреженна и в которой этот механизм почти не работает и многие малые небесные тела разрушаются только при взаимодействии с твёрдой поверхностью.

Импактное событие в культуре

Фильмы

• Армагеддон
• Столкновение с бездной
• Метеор
• Звёздный десант
• Меланхолия
• Последние часы
• Гренландия
• Пятый элемент
• Не смотрите наверх
• Твоё имя

Компьютерные игры

• Arx Fatalis
• The Dig
• SOMA
• Rage
• Морские титаны

Литература

• «Луна — суровая хозяйка»

См. также

• Астероиды, сближающиеся с Землёй
• Глобальные проблемы
• Гибель человечества
• Защита от астероидов
• Палермская шкала
• Потенциально опасные объекты
• Список ударных кратеров Земли
• Туринская шкала
• Ударный кратер

Литература

Резолюция 1080 «Об обнаружении астероидов и комет, потенциально опасных для человечества», принятая в 1996 году Парламентской ассамблеей Совета Европы.

Ссылки

• Все заранее предсказанные падения метеоритов
• Вишневский С.А. Импактные события и вымирания организмов (неопр.). meteorite.narod.ru. Дата обращения: 25 апреля 2017.
• Фельдман В.И. Импактиты — горные породы астроблем (рус.) // Соросовский образовательный журнал. — 1999. — № 9. — С. 67—74.
• Gareth Collins, H. Jay Melosh, Robert Marcus. Impact: Earth! (англ.). Purdue University. Дата обращения: 25 апреля 2017.