Читать интересную книгу Космос. Все о звёздах, планетах, космических странниках - Абрамова Оксана Викторовна

Физические процессы, которые могли привести к взрыву кометного ядра в атмосфере, описали К.П. Станюкович и его аспирант В.П. Шалимов.

Мы уже знаем, что, тормозясь в атмосфере, при трении о воздух космическое тело любого состава с поверхности сильно разогревается. Если падает каменный или железный метеорит, то за короткое время торможения тепло с его поверхности не успевает проникнуть внутрь. У ледяного тела теплопроводность ещё меньше. И казалось бы, в этом случае тем более тепло не может передаваться внутрь ядра кометы. Но лёд, в отличие от каменных или железных масс, прозрачен для излучения. Именно передача тепла излучением может за время движения ледяного ядра в атмосфере разогреть всё его тело до некоторой критической температуры, при которой лёд практически одномоментно закипит и испарится. Этот фазовый переход учёные назвали тепловым взрывом.

Район катастрофы, на заднем плане Сусловская воронка 

Другой механизм взрыва в 1970-е г. разрабатывал первый директор Института космических исследований академик Георгий Иванович Петров. Учёный, видный специалист в области механики и газовой динамики, иначе описал характер происходивших процессов и явлений. Учёный исходил из предположения, что ядро кометы, вошедшее в атмосферу с космической скоростью, представляло собой очень рыхлую слабо связанную массу замёрзших газов и воды, напоминавшую огромный снежный ком. Эта масса, хоть и была «загрязнена» железистыми и силикатными частицами, имела аномально низкую плотность — меньше 0,01 г/см2. Как показывали расчёты, только при этом допущении мог осуществиться «сценарий», предложенный академиком Петровым. Созданная быстро движущимся телом уплотнённая воздушная волна долгое время, как в мешке, удерживала «ком» от рассеивания. Так и продолжала эта масса свое движение, до высоты 5–10 км, где «снежный ком» резко затормозился и произошёл отрыв от него ударной волны. «Убежавшая» вперёд ударная волна ударила о земную поверхность. При этом она не только вызвала огромные разрушения, но распалась и сама, образно говоря, «выпустив джина из бутылки», перестала удерживать космическое тело. > Рыхлое ядро кометы, к тому времени уже разделённое сопротивлением воздуха на части, было настолько разогрето снаружи и изнутри силой трения, что за короткие мгновения испарилось, неимоверно увеличившись в объёме. Это и был тунгусский взрыв.

Всё расчёты были верны и с математической стороны, и со стороны механики. Только астрономическая сторона проблемы не была взята в расчёт. Космических объектов столь низкой плотности внутри орбиты Юпитера существовать не может в принципе. Плотность только что выпавшего снега и то в несколько раз выше — около 0,07 г/см3. Даже если тело с такой плотностью создать искусственным путём, то ещё в межпланетном пространстве под действием солнечного излучения, приливных сил Солнца и больших планет оно будет разрушено и прекратит свое существование. Тем более столь рыхлый космический объект, не выдержав сопротивления атмосферы, рассеется и испарится на высотах около 100 км, где «сгорают» метеоры.

Тем не менее концепция академика Петрова была поддержана некоторыми авторами за рубежом.

Решению загадки Тунгусского метеорита может помочь поиск и исследование его вещества. Этот поиск ведётся начиная с первых экспедиций Л.А. Кулика и до настоящего времени. Только теперь в основном ищут не фрагменты метеорита, а рассеянные продукты того страшного взрыва. Здесь применяют несколько различных методов.

Приток Подкаменной Тунгуски

Участникам экспедиции КСЭ из Томского университета удалось обнаружить, так сказать, природное хранилище вещества 1908 г. Это были отложения верховых сфагновых болот. Оказалось, что ежегодно откладывается новый слой отмирающих жёлтых сфагновых мхов. Исследователи смогли определить глубину залегания мохового слоя 1908 г. С 1960-х гг. по этому методу были вырезаны и изучены многие сотни колонок торфа на площади свыше 10 тыс. км2. Их послойное изучение дало ценнейшие результаты.

Изучение аэрозолей, осаждённых из воздуха в разные годы и в разных местах, показало, что именно в районе катастрофы в слое торфа 1908 г. на глубине 25–35 см число застывших капель силикатного и металлического расплава в сотни и тысячи раз больше, чем в слоях другого возраста. Размер частиц космического вещества от 7 до 100 мкм. Была определена общая масса вещества Тунгусского тела, рассеянного в виде таких сферул. Она составляет около 3,5 т. (Основная масса Тунгусского тела, превратившись в водяной пар и газы, растворилась в воздухе.)

Помимо торфяников было найдено другое природное хранилище внеземного вещества — смола деревьев, переживших тунгусскую катастрофу. Дело в том, что ежегодно нарастают новые смолистые слои, на которые из воздуха осаждаются различные включения. По годичным кольцам можно выделить слои смолы нужного возраста и исследовать их. Это позволило в слое 1908 г. найти аномально высокое число силикатных и магнетитовых шариков размером около 20 мкм.

Успешно ведут работы по извлечению из торфяников и анализу вещества Тунгусского космического тела под руководством профессора Е.М. Колесникова на Геологическом факультете МГУ. Исследование проходит в сотрудничестве с сибиряками и с немецкими учёными, которые используют современные методы и инструменты. Уже на первом этапе удалось обнаружить в «околокатастрофных» слоях повышенное содержание иридия, характерное, как мы помним, для внеземного вещества. Труднее было установить, что вещество, осевшее в слоях торфяника после взрыва 1908 г., принадлежало телу именно кометной природы. Напомним, что основная масса ядра кометы состоит из замёрзших летучих соединений водорода, углерода, азота и кислорода. Но именно эти же химические элементы широко распространены в земных почвах и растениях. Е.М. Колесников предложил выделять кометное вещество по присутствию соответствующих изотопов водорода и углерода. Этот метод оказался своего рода нитью Ариадны, который позволил найти осевшее кометное вещество в нескольких местах эпицентра взрыва в «околокатастрофных» слоях торфяных отложений. Достоверность метода подтверждает практически полное совпадение степени концентрации исследуемого изотопа углерода и космического иридия в зависимости от глубины залегания в колонке грунта из Северного торфяника. В «околокатастрофных» слоях учёные группы Е.М. Колесникова отметили резкое увеличение концентрации и некоторых других веществ. Например, содержание легколетучих щелочных металлов лития и натрия увеличено почти в 800 раз по сравнению со слоями, лежащими ниже и выше. Концентрация натрия достигает 11%, что хорошо согласуется с содержанием этого металла в найденных там же крупных силикатных шариках. Отметим, что натрий обнаружен в спектрах метеоров, которые в основном произошли при разрушении комет. В период действия многих метеорных потоков на высотах, где они тормозятся и сгорают, давно отмечено повышение содержания натрия. В то же время в предполагаемом кометном веществе снижено содержание железа и других элементов, характерное для метеоритов. Микроскопические шарики в газовой фазе, как считает Е.М. Колесников, больше всего похожи на образцы лунного грунта, взятые в области лунных кратеров Декарт и Шорти. Примечательно, что, по мнению астрономов-селенологов, оба кратера своим происхождением связаны с ударами комет. Всё это лишний раз свидетельствует в пользу кометной природы Тунгусского тела.

Подчеркнём, что ещё в 1969 г. известный исследователь проблемы И.Т. Зоткин обратил внимание, что координаты точки на небесной сфере, откуда появился Тунгусский метеорит, близки к координатам радианта метеорного потока Таурид, который своим происхождением связан с кометой Энке. В настоящее время именно Тауриды изучены наиболее подробно. Исследования этого комплекса показали, что наряду с метеорными частицами различной массы он включает в себя метеороиды массой 105 г и астероиды (возможно, угасшие кометы) с массами от 109 до 1017 г. Напомним, что масса Тунгусского тела оценивается в 1011 г. Более того, по времени дата тунгусской катастрофы и день максимума активности этого метеорного потока отличаются друг от друга всего на сутки. Следовательно, можно было предположить, что Тунгусское тело — часть ядра кометы Энке. В дальнейшем чешский астроном Л. Кресак математически обосновал гипотезу о связи Тунгусского метеорита с кометой Энке. Вычисленная возможная в таком случае орбита Тунгусского метеорита показывает, что он, пройдя перигелий, стал догонять Землю со стороны Солнца. Поэтому в его лучах приближающуюся небольшую комету, даже если она имела хвост, нельзя было увидеть в течение полутора месяцев до встречи. В.А. Бронштэн, проанализировав все имеющиеся данные и полученные результаты, пришёл к выводу, что Тунгусское тело приближалось по орбите, характерной для короткопериодических комет, и имело в это время скорость около 30 км/с.