В фантастических фильмах и литературе столкновение астероидов или комет с Землей почти всегда имеет катастрофические последствия. Но в действительности мелкие метеориты падают довольно часто и в большинстве случаев остаются незамеченными [1]. Какие космические тела представляют угрозу для планеты и человечества и насколько опасность столкновения с крупным метеоритом реальна?
астероид
Уничтожит ли он все живое?

Насколько разрушительными окажутся последствия столкновения Земли с небесным телом, таким как метеорит или комета, зависит от нескольких факторов [2], прежде всего от его размера, состава и угла, под которым оно врежется в планету.

Главные поражающие факторы — это воздушная ударная волна, цунами (если удар пришелся в водный бассейн), землетрясения и кислотные дожди, пожары, вызванные тепловым излучением, а также сопутствующие им разрушение озонового слоя и образование пылевых облаков, из-за которых солнечный свет не сможет достичь поверхности планеты, из-за чего станет невозможен фотосинтез и начнется глобальное похолодание. Ученые отмечают, что их подсчеты примерные, а выводы неокончательные: остается много неучтенных факторов, которые также могут оказать влияние на жизнь на планете.

Столкновение с Землей космического тела с кинетической энергией менее 10 мегатонн (Мт) с точки зрения глобальных последствий представляет небольшую угрозу. Но локальный ущерб может быть значительным, как, например, в случае падения в 1908 году тунгусского метеорита (размером 50-100 м с энергией порядка 10 Мт) [3] и челябинского метеорита в 2013 году (размером 20 м с энергией около 0.5 Мт) [4].

Следствием столкновения с телом с кинетической энергией от 10 до 10 000 Мт (это кометы диаметром менее 400 м и астероиды диаметром менее 650 м) станут ударная волна, землетрясения и пожары, которые затронут территорию от 10 000 до 100 000 км. Особую опасность представляют цунами, которые затопят километры прибрежных равнин по всему океаническому бассейну.

Столкновения с Землей космического тела диаметром 300 м c кинетической энергией около 1000 Мт смоделировали геофизики из Института динамики геосфер РАН и Кафедры теоретической и экспериментальной физики геосистем МФТИ [3]. Эти параметры примерно соответствуют измерениям астероида Апофис, обнаруженного в 2004 году, который считается одним из наиболее опасных для Земли.
Тепловое воздействие будет ощущаться на расстоянии до 400 км от кратера, в радиусе до 200 км под его влиянием могут загораться сухие ветки деревьев, а зона теплового поражения, в которой могут воспламеняться здания и одежда, достигнет 100 км. Ударной волной могут быть разрушены слабые конструкции на расстоянии 700-1000 км. Через 10 минут после столкновения пылевое облако накроет территорию радиусом до 800 км.

Ученые также смоделировали последствия падения астероида в Москве. В образовавшемся кратере окажется центр города в пределах Садового кольца. Внутри МКАД все будет разрушено ударной волной, а Московская область — охвачена масштабными пожарами. Разрушения произойдут по всему Центральному округу России. Из-за ионосферного возмущения нарушения радиосвязи будут заметны по всей Европе.
При столкновении с телом с энергией от 10 000 до 100 000 Мт (кометы диаметром менее 850 м и астероиды диаметром менее 1,4 км) последствия, в частности сокращение озонового слоя, будут ощущаться на планетарном уровне. В одном из вариантов развития событий в стратосферу поднимутся облака пыли и измельченных пород, что приведет к глобальному похолоданию. Катаклизмы такого масштаба, вероятно, еще не происходили в истории человечества.

При столкновении Земли с телом с энергией от 100 000 до 1 млн Мт (кометы диаметром менее 1,8 км и астероиды диаметром менее 3 км) последствия для нашей планеты из региональных становятся глобальными. Стратосферная пыль, сульфаты от астероида и выбросов из кратера, сажа от масштабных лесных пожаров, вызванных тепловым излучением, окажут глобальный эффект на климат. Кроме того, в результате столкновения может быть выработано достаточно оксидов азота (NOx), чтобы уничтожить озоновый слой.

При столкновении с телом с энергией от 1 млн до 10 млн Мт (кометы диаметром менее 4 км и астероиды диаметром менее 6,5 км) выработка пыли и сульфатов приведет к тому, что солнечной энергии на поверхности будет недостаточно для фотосинтеза. Из-за пожаров, которые охватят территорию площадью 10 млн км, поднимется дым, который еще более затруднит проникновение солнечного света к Земле.

При столкновении с телом более 10 млн Мт землетрясениями и взрывной волной будут уничтожены целые регионы, цунами до 100 м высотой затопят 20 км прибрежных территорий. Из-за дыма, пыли и сульфатов станет настолько темно, что ничего не будет видно. Так, астероид размером около 15 км, столкнувшийся с Землей 66 млн лет назад на границе мелового и палеогенового периодов (в результате этого образовался кратер Чиксулуб диаметром около 200 км), предположительно вызвал массовые вымирания живых организмов.

При столкновении с кометой или астероидом с энергией около 1 миллиарда Мт поверхность всего Мирового океана может превратиться в кислоту из-за принесенной с небесным телом серы. Вокруг Земли может образоваться плотный слой сульфатной аэрозоли, что окажет значительное влияние на климат. В сочетании с физическими эффектами последствия для биосферы будут разрушительными.

Вероятность столкновения Земли с крупным астероидом или кометой мала. Астероиды размером 10 м падают на Землю в среднем раз в 10 лет, астероиды размером 100 м — примерно раз в 10 000 лет, размером 10 км — раз в 100 млн лет. Чтобы снизить уровень астероидной опасности, с 1998 года проводится интенсивный поиск астероидов, сближающихся с Землей. В настоящее время обнаружено около 28 000 таких космических тел, но пока ни одно из них не угрожает столкновением в ближайшем будущем. Выявлено 889 астероидов размером 1 км или более. По оценкам ученых, это около 90% от их числа, поставлена задача обнаружить 90% астероидов диаметром более 140 м.

Литература

G.W. Evatt, A.R.D. Smedley et al. The spatial flux of Earth's meteorite falls found via Antarctic data. Geology. 48 (7): 683-687. 2020

Owen B. Toon, Kevin Zahnle et al. Environmental perturbations caused by the impacts of asteroids and comets. AGU. 35 (1): 41-78. 1997

Jenniskens P. et al. Tunguska eyewitness accounts, injuries, and casualties. Icarus 327: 4-18. 2019

Popova O.P. et al. Chelyabinsk airburst, damage assessment, meteorite recovery, and characterization. Science. 342: 1069-1073. 2013

Ученые построили модель столкновения Земли с астероидом / МФТИ. 2017