Долговременные последствия столкновения

Как было указано выше, падение 10-километрового астероида приведёт к одновременному выбросу в атмосферу до 104 км3 вещества. Однако эта цифра, вероятно, завышена. Согласно расчётам для ядерных взрывов, объём выброшенного грунта составляет около 100 тыс. т/Мт для менее мощных взрывов и медленно снижается начиная с мощности 1 Мт [6]. Исходя из этого, в нашем случае масса выброшенного вещества не превысит 6·103 млрд. т, или 1500 км3. Заметим, что эта цифра лишь десятикратно превышает выброс вулкана Тамбора в 1815 году (150 км3). Основную долю выброшенного материала будут составлять крупные частицы, которые выпадут из атмосферы в течение нескольких часов или дней непосредственно в районе столкновения. Долговременные климатические последствия следует ожидать лишь от субмикронных частиц, заброшенных в стратосферу, где они могут оставаться долгое время и будут разнесены по всей поверхности планеты за срок около полугода. Доля таких частиц в выбросе может составить до 5 %, то есть 300 млрд. т [6, 7]. В расчёте на единицу площади земной поверхности это составит 0,6 кг/ м2 – слой около 0,2 мм толщиной. При этом на 1 м2 приходится 10 т воздуха и >10 кг водяного пара.

Из-за высоких температур в месте взрыва выброшенное вещество практически не содержит дыма и сажи (то есть органики); но некоторая доля сажи добавится в результате пожаров, которые могут охватить территории в районе эпицентра. Вулканизм, проявления которого не исключены на дне возникшего кратера, по своим масштабам не будет превышать обычные извержения, а потому не добавит существенного вклада к общей массе выброса. При падении астероида в океан будет выброшены тысячи кубических километров водяного пара, однако по сравнению с общим количеством содержащейся в атмосфере воды его вклад будет малосущественным.

В целом, влияние выброшенного в атмосферу вещества можно рассматривать в рамках сценариев последствий ядерной войны. Хотя мощность взрыва астероида десятикратно превзойдёт суммарную мощность взрывов в самом жёстком из упомянутых сценариев, его локальный характер, в отличие от охватывающей всю планету войны, обуславливает сходство предполагаемых последствий (так, взрыв 20-килотонной бомбы над Хиросимой привёл к разрушениям, эквивалентным обычной бомбардировке суммарной мощностью взрывов 1 килотонна тротиловых бомб) [5].

Существует множество предположений о влиянии большого количества выброшенного в атмосферу аэрозоля на климат. Непосредственное изучение этих воздействий возможно при исследовании крупных вулканических извержений. Наблюдения показывают в целом, что при самых мощных извержениях, сразу вслед за которыми в атмосфере остаётся несколько кубических километров аэрозоля, в ближайшие два-три года повсеместно понижаются летние температуры и повышаются зимние (в пределах на 2-3°, в среднем значительно меньше). Происходит уменьшение прямой солнечной радиации, доля рассеянной повышается. Увеличивается доля поглощённого атмосферой излучения, температура атмосферы растёт, температура поверхности падает. Тем не менее, эти эффекты не имеют длительного характера – атмосфера достаточно быстро очищается. За время порядка полугода количество аэрозоля уменьшается десятикратно. Так, через год после взрыва вулкана Кракатау в атмосфере сохранилось около 25 млн. т аэрозоля, по сравнению с начальными 10-20 млрд. т. Разумно предположить, что после падения астероида очищение атмосферы будет происходить в том же темпе. Следует учесть также, что уменьшению потока получаемой энергии будет сопутствовать и уменьшение потока теряемой с поверхности энергии, вследствие усиления её экранирования – "парниковый эффект". Таким образом, если вслед за падением и произойдёт падение температур на несколько градусов, уже через два-три года климат практически вернётся к нормальному состоянию (например, через год в атмосфере останется около 10 млрд. т аэрозоля, что сравнимо с тем, что было сразу после взрыва Тамборы или Кракатау). Следовательно, хотя климатические последствия столкновения будут ощущаться и через десять лет, о многолетней "ядерной зиме", картинами которой переполнена пресса, говорить не приходится. [6, 7]

Выводы

Падение астероида безусловно представляет собой одну из самых больших катастроф для нашей планеты. Его воздействие легко сравнимо с другими, более частыми естественными катастрофами, такими, как взрывное извержение вулкана или крупное землетрясение, а может и превзойти их по силе воздействия. Падение приводит к тотальным локальным разрушениям, а общая площадь зоны поражения может достичь нескольких процентов от всей площади планеты. Однако падения действительно крупных астероидов, способных оказать глобальное воздействие на планету, достаточно редки в масштабах времени существования жизни на Земле.

Тем не менее, популярная пресса зачастую преувеличивает как опасность столкновения, так и его возможные последствия; в то же время преувеличивается способность человечества в настоящий момент предотвратить столкновение. Сравнение реальных масштабов столкновения с другими природными явлениями не подтверждает рисуемые "чёрные" сценарии глобальной катастрофы, мгновенного уничтожения значительной части человечества и следующей за этим "ядерной зимы", приводящей к практически полному вымиранию существующей биосферы.

Согласно оценкам, сделанным в настоящей статье, предсказание столкновения с астероидом до сих пор не гарантировано и является делом случая. Нельзя исключить, что столкновение произойдёт совершенно неожиданно. При этом для предотвращения столкновения необходимо иметь запас времени порядка 10 лет. Обнаружение астероида за несколько месяцев до столкновения позволила бы эвакуировать население и ядерно-опасные предприятия в зоне падения.

Столкновение с астероидами малого размера (до 1 км диаметром) не приведёт к сколько-нибудь заметным общепланетным последствиям (исключая, конечно, практически невероятное прямое попадание в район скопления ядерных материалов). Столкновение с более крупными астероидами (примерно от 1 до 10 км диаметром, в зависимости от скорости столкновения) сопровождается мощнейшим взрывом, полным разрушением упавшего тела и выбросом в атмосферу до нескольких тысяч км3 породы. По своим последствиям это явление сравнимо с наиболее крупными катастрофами земного происхождения, такими как взрывные извержения вулканов. Разрушение в зоне падения будут тотальными, а климат планеты скачкообразно изменится и придёт в норму лишь через несколько лет (но не десятилетий и столетий!) Преувеличенность угрозы глобальной катастрофы подтверждается тем фактом, что за свою историю Земля перенесла множество столкновений с подобными астероидами и это не оставило доказано заметного следа в её биосфере (во всяком случае, далеко не всегда оставляло). Лишь столкновение с более крупными космическими телами (диаметром более ~15-20 км) может оказать более заметное влияние на биосферу планеты. Такие столкновения происходят реже, чем раз в 100 млн. лет, и у нас пока нет методик, позволяющих даже приблизительно рассчитать их последствия.

Литература:

1. "Взрывные кратеры на Земле и планетах", сборник статей. – Москва, "Мир", 1968

2. Л.П.Хрянина, "Метеоритные кратеры на Земле". – Москва, "Недра", 1987

3. Зденек Кукал, "Природные катастрофы". – Москва, "Знание", 1985

4. "Следы космических воздействий на Землю", сборник научных статей. – Новосибирск, "Наука", Сибирское отделение, 1990

5. "Действие ядерного оружия". – Москва, Военное издание министерства обороны СССР, 1965

6. "Последствия ядерной войны. Физические и атмосферные эффекты" (том 1). – Москва, "Мир", 1988

7. В.Ф.Логинов, "Вулканические извержения и климат". – Ленинград, "Гидрометиздат", 1984

Уильям Нейпьер. Опасность комет и астероидов

William Napier. Hazards from comets and asteroids

Опубликовано: Global Catastrophic Risks,

Edited by Nick Bostrom и Milan M. Cirkovic

OXPORD UNIVERSITY PRESS, 2008

Перевод: А.В. Турчин

Риски существуют повсюду. Даже небеса – подмостки для рисков. Уилсон Харрис, «Карнавал». (1985)