К чему готовится весь мир? Обломки кометы «Атлас» обрушатся на Землю? Переживет ли наша цивилизация космическую бомбардировку?

Комета Шумейкера-Леви 9 создала одно из самых интересных зрелищ, которые люди когда-либо видели. Спустя несколько месяцев после открытия части кометы врезались в планету Юпитер. Столкновение вызвало повреждения, которые видны с Земли. В официальных источниках, где НАСА описывает комету, появилась информация, что это было первое столкновение двух тел Солнечной системы, которое наблюдали ученые. Эффекты воздействия кометы на атмосферу Юпитера были просто впечатляющими и оправдывающие ожидания.

В конце 90-х годов Голливуд выпустил два блокбастера: «Армагеддон» и «Глубокий удар» – на тему крупных объектов, угрожающих Земле. После выпуска этих фильмов Конгресс разрешил НАСА искать больше околоземных объектов (ОЗО), чтобы лучше контролировать те, которые пролетают в опасной близости к нашей планете. Комета, поразившая Юпитер в 1994 году, вызвала опасения столкновения астероидов с Землей.

Первая комета с орбиты Юпитера

Впервые комету заметили в марте 1993 года три ветерана в области открытий космических тел: Дэвид Леви, Юджин и Кэролин Шумейкер. Группа сотрудничала ранее и уже обнаружила несколько других комет, поэтому эту назвали Шумейкер-Леви 9. Мартовский циркуляр Центрального бюро астрономических телеграмм содержал небольшую ссылку на позицию космического тела. Указывалось, что комета расположена на расстоянии около 4° от Юпитера, и движение предполагает ее нахождение в пределах планеты.

Спустя несколько месяцев выяснилось, что комета Шумейкера-Леви вращалась вокруг Юпитера, а не Солнца. Астроном Стив Фентресс предположил, что комета распалась 7 июля 1992 года, когда планета сбила ее на высоте примерно 120 000 км над своей атмосферой. Мнения очень различны, и некоторые считают, что комета прошла на расстоянии 15 000 км. Вероятно, что с момента попадания под сильную гравитацию в 1966 году комета вращалась вокруг планеты на протяжении многих десятилетий.

Дальнейшие орбитальные расчеты показали, что комета на самом деле врезалась в тело планеты в июле 1994 года. Космический корабль Galileo, отправленный на орбиту, все еще находился на пути к планете и не смог бы получить крупный план, когда комета Шумейкера-Леви столкнулась с Юпитером. Однако обсерватории по всему миру обратили туда свое внимание, ожидая впечатляющего шоу. Космический телескоп «Хаббл» также был использован для наблюдения за этой встречей.

Комета Шумейкеров-Леви 9

Комету открыли лишь в 1993 году. Находка принадлежала супругам Шумейкер и Дэвиду Леви. Анализ показал, что за год до этого объект приблизился на опасную дистанцию к верхнему облачному слою газового гиганта, из-за чего произошел процесс дробления. Поэтому астрономы открыли не комету, а скорее летящее в пространстве скопление из 21 двухметрового осколка.

В отличие от многих комет, объект Шумейкеров-Леви 9 вращался вокруг планеты, а не прибыл внезапно. Это позволило исследователям провести детальные наблюдения и определить время падения.

Комета Шумейкеров-Леви 9, именованная в честь первооткрывателей, часто упоминалась как комета «жемчужной нити». Известна внушительным видом, а также столкновением с Юпитером! Первичное одиночное ядро кометы было разорвано на части сильной гравитацией газового гиганта во время близкого пролета в 1992 году. Осколки (справа) видны на фотографии космического телескопа Хаббл (напоминают жемчуг на нити). В июле 1994 года эти куски кометы столкнулись с Юпитером.

Осколки упали на поверхность Юпитера 16-22 июля 1994 года при скоростном ускорении в 64 км/с, что привело к формированиям крупных колебаний в облаках газового гиганта. За событием наблюдали многие ученые с Земли, но видимость была плохая, потому что все происходило на противоположной стороне от нашей планеты.

Шоу фейерверков

Столкновение кометы Шумейкера-Леви с Юпитером закончились так называемыми фейерверками. С 16 по 22 июля 1994 года в атмосфере разбился 21 отдельный фрагмент кометы, оставив после себя пятна. Хотя все столкновения происходили на стороне Юпитера, обращенной от Земли, они произошли близко к месту, которое вскоре попадало в поле зрения телескопов. Это означало, что астрономы видели места ударов через несколько минут после события.

Яркая поверхность Юпитера была усеяна точками возле места, где комета пробила атмосферу. Астрономы, использующие «Хаббл», были удивлены, увидев в результате столкновения серосодержащие соединения, такие как сероводород, а также аммиак. Через месяц после столкновения участки заметно поблекли, и ученые заявили, что атмосфера Юпитера не потерпела необратимых изменений от последствий ударов. НАСА добавили, что ультрафиолетовые наблюдения «Хаббла» показывают движение очень тонких частиц мусора, которые теперь подвешены высоко в атмосфере Юпитера.

Параметры перед столкновением[править | править код]

В начале 1994 года комета имела следующие параметры орбиты: перигелий 5,381 а. е.; эксцентриситет 0,216; наклонение орбиты к эклиптике 6° 00′; аргумент перицентра 354° 53′; долгота восходящего узла 220° 32′; средняя аномалия 242,7°; сидерический период 18,0 лет. Абсолютная звёздная величина кометы 6m[источник не указан 2124 дня

].

До столкновения комета вращалась вокруг Юпитера (в отличие от большинства комет, вращающихся вокруг Солнца) по орбите с крайне высоким эксцентриситетом (0,998 на 1993 год), с апоцентром около 0,33 а.е. (50 млн км). Компьютерное моделирование показало, что комета, возможно, находилась на орбите Юпитера около 20 лет, однако достоверность этого вывода находится под вопросом[3].

Эффект ряби

Шрамы от ударов исчезли много лет назад. Но одна группа ученых недавно обнаружила изменение окружающей среды Юпитера из-за столкновения с кометой Шумейкера-Леви. Когда «Галилео» (космический корабль) прибыл, были получены изображения с рябью в главном кольце в 1996-м и 2000-х. Кроме того, все кольцо было наклонено в 1994 году примерно на 2 километра после удара.

В 2011 году, почти через два десятилетия после удара, космический аппарат New Horizons, связанный с Плутоном, все еще обнаруживал нарушения в кольце, согласно статье в журнале Science. Исходя из наблюдений Европейской космической обсерватории Гершеля, вода от воздействия кометы находилась в атмосфере Юпитера даже в 2013 году.

Столкновение с Юпитером[править | править код]

Южное полушарие Юпитера со множественными пятнами — следами столкновений Поверхность Юпитера после столкновения Цепь кратеров Энки на поверхности Ганимеда (на снимке) служит свидетельством того, что в большинстве случаев непосредственно перед столкновением с планетой или её спутником комета разрывается силой притяжения этой планеты на части
При очередном сближении с планетой в июле 1994 года все фрагменты кометы врезались в атмосферу Юпитера со скоростью 64 км/с, вызвав мощные возмущения облачного покрова (наблюдалось 21 столкновение, так как некоторые фрагменты до падения распались). Падение фрагментов происходило с 16 по 22 июля. Падение кометы было предсказано и наблюдалось как с Земли, так и из космоса. Точки падения фрагментов находились в южном полушарии Юпитера, на противоположном по отношению к Земле полушарии, поэтому сами моменты падения визуально наблюдались только аппаратом «Галилео», находившимся на расстоянии 1,6 а. е. от Юпитера. Однако возмущения в атмосфере Юпитера, возникшие после падения, наблюдались с Земли после поворота Юпитера вокруг своей оси.

Первый фрагмент A вошёл в атмосферу Юпитера в 20:16 UTC 16 июля. При этом возникла вспышка с температурой 24 000 К, облако газов поднялось на высоту до 3000 км, в результате оно стало наблюдаемым с Земли.

Наиболее крупный фрагмент G столкнулся с атмосферой 18 июля в 7:34 UTC. В результате через несколько часов в атмосфере возникло тёмное пятно диаметром 12 000 км (близко к диаметру Земли), оценённое энерговыделение составляло 6 млн мегатонн в тротиловом эквиваленте (в 750 раз больше всего ядерного потенциала, накопленного на Земле).

Изменения в политике

Политические эффекты также проявились в течение десятилетий после обнаружения кометы. Например, политики пытались выяснить, сколько больших внеземных объектов остаются незаметными у Земли. Конгресс поручил НАСА найти по меньшей мере 90 % астероидов около планеты диаметром 0,62 мили (1 километр). По состоянию на 2011 год НАСА обнаружило более 90 % крупнейших астероидов, сообщает агентство. Исследование, проведенное с использованием широкополосного инфракрасного зонда, позволило предположить, что возле нашей планеты меньше скрывающихся астероидов, чем считалось ранее. Однако большинство астероидов среднего размера еще предстоит обнаружить.

Введение

Редчайшее астрономическое явление – столкновение кометы Шумейкеров-Леви 9 с Юпитером – вызвало необычайный интерес широкой общественности в связи с разнообразием проблем, связанных с этим явлением.
Традиционные научные проблемы – это, во-первых, новое о самой комете, например о химическом составе ее ядра, особенностях пылевой компоненты, вспышечной активности и т. д.; во-вторых, это уникальная возможность прямого изучения химического состава поверхностных слоев Юпитера. Здесь были получены неожиданные результаты: наблюдатели зарегистрировали сильное излучение линий металлов, которых никак не предполагалось найти в поверхностных слоях Юпитера в таком количестве; также было обнаружено значительное количество серы как в виде самой молекулы S2, так и в виде других серосодержащих молекул. Третья научная проблема – это исследование эффектов, связанных непосредственно со взрывами при падении осколков на Юпитер. К ним относятся энерговыделение самих взрывов, распространение ударных волн, а также исследование фотохимических реакций, протекающих в процессе взрыва и распространения ударной волны. Ученые зарегистрировали многократное превышение концентрации ряда веществ в местах падения осколков кометы по сравнению с тем, что ожидалось найти в поверхностных слоях Юпитера, например серы, окиси углерода СО, а также молекул CS2 и CS. В каждом месте падения самых крупных кометных осколков ученые обнаружили 100 млн т окиси углерода, 3 млн т сульфида углерода CS2 и 300 тысяч т моносульфида углерода CS, что во много тысяч раз больше нормального содержания этих веществ в атмосфере Юпитера.

Существует, однако, специфический аспект рассматриваемого явления, который вызывает интерес широкой общественности: защита Земли от объектов, приходящих из космоса. Наиболее вероятно столкновение с Землей таких космических тел, как астероиды и кометы, сближающиеся с Землей. Подобные столкновения могут привести как к локальным разрушениям, так и к глобальной катастрофе: разрушение атомных станций, нефтепроводов, складов боеприпасов и других объектов энерговооруженности государств.

Наиболее опасны для Земли астероиды диаметром 10-100 м, количество которых по имеющимся оценкам достигает сотен тысяч в околоземном пространстве. Астероиды диаметром 10 м падают на Землю примерно 1 раз в 4 года. Для астероидов диаметром около 100 м прогнозируется одно столкновение примерно за 9000 лет. Наконец для астероида диаметром в 1 км одно столкновение с Землей может произойти за 50 000 лет. Разумеется, такое столкновение может вызвать гибель всей цивилизации. Хотя вероятность падения астероидов на Землю мала, вероятность риска гибели отдельного человека в результате такого столкновения сравнима с вероятностью гибели в авиакатастрофе или в результате аварии на атомной электростанции. Проблема совместной защиты Земли государствами с различными политическими устройствами от астероидов и комет, сближающихся с Землей, весьма актуальна и требует долговременных совместных усилий многих стран мира в области фундаментальных астрономических, экологических, ракетно-космических и международно-правовых исследований.

Цель данной статьи – показать, что дало наблюдение столкновения кометы Шумейкеров-Леви 9 с Юпитером для астрономической науки, какие возникли в связи с этим новые идеи и новые направления в самых различных и на первый взгляд далеких друг от друга разделах астрономии.

Последствия столкновения

После того как комета Шумейкеров — Леви столкнулась с Юпитером, удар имел энергоемкость 6 млн. мегатонн. Данный показатель в 750 выше имеющегося на Земле ядерного потенциала. Столкновение проявилось черными следами на светлой поверхности планеты. Важно упомянуть другой эффект от падения небесного тела, который выглядел потрясающе – вокруг полюсов гиганта наблюдались впечатляющие яркие сияния. Отметины от падения, наблюдалась в течение нескольких месяцев. Общая площадь свыше Большого красного пятна.

Как часто возникает кометный поезд

Когда мы говорим о явлении расщепления или развала, то интуитивно подразумеваем распад на два или, в крайнем случае, на несколько осколков. Но комета Шумейкеров-Леви 9 предстала перед нами в виде непрерывной цепочки, состоящей из 21 осколка (некоторые ученые считают, что их было 25). Насколько часты в природе такие случаи? Сразу же после открытия кометного поезда, связанного с кометой Шумейкеров-Леви 9, американские ученые Х. Мелош из Лунно-планетной лаборатории Аризонского университета и П. Шенк из Лунно-планетного института Хьюстона обратили внимание на существование цепочек кратеров на спутниках Юпитера Ганимед и Каллисто (см. рис. 2 и 3). Все цепочки кратеров на поверхности Каллисто и Ганимеда идеально сохраняют свою линейность. Мелош и Шенк исследовали морфологию кратерных цепей и пришли к выводу, что все они могли бы образоваться в случае падения кометных цепочек типа Шумейкеров-Леви 9. Если считать, что цепочки кратеров образовались в предшествующий период времени также в результате падения комет, разрушенных гравитационным возмущением со стороны Юпитера, то можно сделать оценку масс кометных фрагментов для каждой цепочки кратеров. Рисунок 4 показывает, какие массы должны были бы иметь фрагменты предполагаемой кометы для создания цепи кратеров, наблюдаемых на Каллисто и Ганимеде. Интересен рис. 5, показывающий, какая цепочка кратеров возникла бы на Каллисто или Ганимеде, если бы на поверхности этих спутников попал кометный поезд, содержащий точно такие же осколки, как и комета Шумейкеров-Леви 9.

Если такая схема происхождения линейных цепей кратеров на спутниках Юпитера справедлива, то можно оценить вероятность явления, подобного гравитационному развалу кометы Шумейкеров-Леви 9. Мелош, Шенк и их соавторы подсчитали, что события, подобные развалу кометы Шумейкеров-Леви 9, должны происходить один раз в 200-400 лет.