- Почему во второй половине 1990-х вышло столько кинокартин про астероиды, угрожающие Земле? Конечно, свою роль сыграла общая популярность фильмов-катастроф. Но всё же авторы многих лент вдохновлялись вполне реальным событием: падением на Юпитер обломков кометы Шумейкеров — Леви 9, которое произошло ровно тридцать лет назад, в июле 1994 года. По случаю круглой даты я написал статью для сайта журнала «Мир фантастики» о том, как это было.
Камни с неба
Каждый, кто привык любоваться ночным небом, замечал падающие звёзды. Такие объекты называют метеорами. Они представляют собой следы от сгорания тел, входящих в земную атмосферу.
- В большинстве случаев эти тела невелики — они размером с песчинку и полностью исчезают в атмосфере. Но объектам покрупнее удаётся добраться до земной поверхности — тогда их называют метеоритами. Историки собрали множество записей и преданий о них из разных частей света. Более того, древние люди активно пользовались такими неожиданными подарками. До того как человечество овладело искусством выплавки железа из руды, его единственным источником были как раз метеориты. Из небесного металла делали орудия, кинжалы, наконечники стрел.
Многие, наверное, слышали забавную байку: в XVIII веке Французская академия наук постановила, что метеоритов не существует, ибо камни не могут падать с неба. В реальности эта история, как часто бывает, немного сложнее. На самом деле интересным было происхождение валуна, который, по сообщению местных крестьян, появился во время грозы. Учёные мужи рассмотрели и отвергли две гипотезы — конденсации камня из атмосферы и его вулканического происхождения. Космическая версия вообще не рассматривалась — ведь её попросту никто не выдвигал. Так что академики пришли к логичному, с учётом научных знаний того времени, выводу: объект образовался в результате удара молнии в богатый пиритом песчаник.
К счастью, довольно скоро официальная наука признала внеземное происхождение небесных камней. Французская академия сделала это в 1803 году, после метеоритного дождя в Нормандии.
Странно, но вплоть до второй половины XX века учёные полагали, что почти все лунные кратеры имеют не метеоритное, а вулканическое происхождение. А ведь гипотеза о том, что они возникли в результате падения небесных тел, впервые была выдвинута ещё в XVII веке.
- Объяснялось это просто. Во-первых, считалось, что форма кратера должна зависеть от угла падения космического объекта: чем он острее, тем воронка по форме ближе к эллиптической. А ведь если посмотреть на Луну даже в небольшой телескоп, то становится очевидно, что практически все кратеры на её поверхности круглые. Неужели небесные тела падали на спутник только под прямым углом? А во-вторых — если лунный рельеф имеет метеоритное происхождение, то почему такого же нет на Земле? Ведь с нашей планетой должно сталкиваться больше тел, чем с Луной.
Ответы на эти вопросы стали известны уже после начала космической эры, в 1960-е. Одну из ведущих ролей в исследованиях сыграл американский астроном Юджин Шумейкер. Ему удалось доказать метеоритное происхождение знаменитого кратера Бэрринджера в Аризоне (до этого геологи объясняли его возникновение всё той же вулканической активностью) и ряда других ударных формаций. Тогда же была разработана современная теория формирования кратеров. Выяснилось, что падение астероида или кометы по своей природе напоминает взрыв чрезвычайно мощной бомбы, во время которого энергия очень резко сбрасывается в одну точку. В результате, независимо от угла падения, выброс вещества происходит во всех направлениях, а потому кратер имеет круглую форму.
В 1960-е годы Юджин Шумейкер занимался геологической подготовкой астронавтов, участвовавших в программе «Аполлон». Его всерьёз рассматривали как потенциального участника одной из лунных экспедиций, но он не прошёл в неё по состоянию здоровья. И всё же Шумейкер побывал на спутнике, пускай и после смерти. Капсулу с его прахом поместили на борт зонда Lunar Prospector, который после завершения своей миссии упал на лунную поверхность. Так Юджин Шумейкер стал первым в истории человеком, удостоенным чести быть похороненным на Луне.
- Точку в этом вопросе поставило изучение образцов лунных пород, а также сделанные из космоса фотографии Меркурия, Марса и спутников планет-гигантов, где видно, что они покрыты огромным количеством воронок. А благодаря распространению спутниковой съёмки и геологоразведке на Земле тоже обнаружили кратеры, скрытые от человеческих глаз эрозией и тектоникой плит.
Несмотря на это, влияние устаревших научных теорий оставалось очень сильным. Учёные были готовы согласиться с тем, что на планеты, в том числе и на Землю, периодически падают астероиды и кометы. Но они отказывались признавать, что это может повлиять на судьбу мира.
Причину легко понять. Ведь люди науки мыслили масштабами в миллионы и даже миллиарды лет. Поверить в то, что геологическая эра может закончиться из-за вызванного внешними факторами события, которое длится всего несколько секунд, было не так-то просто.
Точку зрения пришлось пересмотреть в 1978 году, когда на полуострове Юкатан обнаружили 180-километровый кратер Чикшулуб, возникший как раз во времена исчезновения динозавров. Правда, даже после этого открытия не все исследователи сразу согласились с тем, что падение астероида могло вызвать глобальное вымирание, — было трудно выбросить в мусорку многочисленные теории гибели динозавров, которые разрабатывали не одно десятилетие. Но вскоре учёные увидели, что происходит, когда на планету падает крупное тело.
Кратер Чикшулуб назвали в честь близлежащего городка. Сложнопроизносимое название выбрали намеренно, как своеобразную месть академикам и прочим большим шишкам — тем, кто в течение многих лет отрицал существование кратера и чинил препятствия, не давая подтвердить его происхождение.
- Открытие века
В ночь на 24 марта 1993 года ничто не предвещало грядущей научной сенсации. Юджин Шумейкер с женой Кэролин и коллегой Дэвидом Леви в очередной раз снимали небо. Они искали кометы, что давно стало для них рутиной. Вместе учёные уже открыли восемь периодических комет (то есть таких, у которых период обращения вокруг Солнца составляет менее двухсот лет).
И вот, изучив фотографии, астрономы обнаружили девятую периодическую комету. В соответствии с правилами она получила название Шумейкеров — Леви 9. От предшественниц её заметно отличали две детали. Во-первых, комета представляла собой не цельный объект, а несколько обломков, движущихся по общей орбите. А во-вторых, её видимое положение на небе было совсем недалеко от Юпитера. Сначала учёные посчитали это простым совпадением, но довольно быстро они поняли, что неправы. Дальнейшие наблюдения позволили установить, что Шумейкеров — Леви 9 захвачена гравитацией Юпитера и находится на вытянутой орбите вокруг газового гиганта.
- Когда именно Юпитер притянул комету, точно не известно. Скорее всего, это произошло в конце 1960-х — начале 1970-х, когда она проходила афелий своей орбиты. В любом случае Шумейкеров — Леви 9 избегала внимания астрономов и космических аппаратов как минимум несколько десятилетий.
Изначально комета была единым объектом диаметром около 5 километров. Всё изменилось после того, как в июле 1992 года она оказалась на экстремально близком расстоянии от Юпитера — всего в 40 тысячах километров от верхушек его облаков. Гравитация газового гиганта расколола её на множество частей. Всего учёным удалось найти 21 фрагмент, причём диаметр самого крупного из них составлял почти 2 километра.
Это было большое открытие. К тому времени астрономы уже находили кометы, которые довольно тесно сближались с Юпитером так, что их захватывала его гравитация. Но Шумейкеров — Леви 9 стала первым зафиксированным примером того, как планета разрушила небесное тело. Однако вскоре обнаружились ещё более потрясающие факты. Расчёты показали, что в июле 1994 года обломки только что открытой кометы должны войти в атмосферу Юпитера.
- Столкновение с Юпитером
До Шумейкеров — Леви 9 астрономы ни разу не наблюдали падение небесных тел на другие планеты. Поэтому новость о предстоящем космическом фейерверке вызвала ажиотаж среди учёных по всему миру.
Правда, из-за того, что никто раньше не фиксировал ничего подобного, прогнозы эффекта от удара диаметрально различались. Тем более что, в отличие каменных планет, у Юпитера нет твёрдой поверхности. Поэтому точно не было известно, что случится, когда на него обрушатся обломки кометы. Астрономы надеялись: когда фрагменты войдут в атмосферу газового гиганта, с Земли удастся увидеть огненные шары. Также предполагали, что столкновение вызовет выброс вещества из внутренних слоёв планеты. Считалось даже, что оно может образовать вокруг Юпитера новые кольца (у планеты они есть, но крайне тусклые). И всё же большинство учёных были весьма осторожны в оценках и не думали, что удар приведёт к заметным последствиям.
- Впрочем, консерватизм не помешал научному сообществу как следует подготовиться. На Юпитер направили все крупнейшие телескопы того времени. В наблюдениях участвовали и космические аппараты — телескоп «Хаббл», рентгеновский спутник ROSAT и даже легендарный «Вояджер-2», который к тому моменту уже удалился от Солнца почти на 6 миллиардов километров. Учёные надеялись, что он сможет зафиксировать всплеск радио- и рентгеновского излучения во время столкновения. Особая роль отводилась летевшему к Юпитеру аппарату «Галилео». Дело в том, что обломки кометы должны были упасть на скрытое от Земли полушарие газового гиганта. Только «Галилео», благодаря своему положению, мог запечатлеть сам момент удара.
Бомбардировка Юпитера началась 16 июля: в его южное полушарие врезался первый фрагмент кометы, двигавшийся со скоростью около 60 километров в секунду. Приборы «Галилео» зафиксировали гигантский огненный шар. По оценкам, его пиковая температура составила не менее 30 тысяч градусов. Затем он расширился и быстро охладился до температуры «всего» в 1230 градусов.
- Но это был не конец. Подобно брызгам от брошенного в пруд камня, от удара образовались громадные шлейфы материала, поднявшиеся на тысячи километров, — их заметил телескоп «Хаббл» и наземные обсерватории. Через несколько минут «Галилео» вновь зарегистрировал рост температуры, видимо, вызванный падением на Юпитер выброшенного материала.
За следующие шесть дней на планету упали остальные два десятка фрагментов кометы. Самый мощный удар произошёл 18 июля. Предполагают, что выделившаяся в его ходе энергия была эквивалентна 6 миллионам мегатонн. Это 375 миллионов бомб, сброшенных на Хиросиму. И ведь речь идёт только об одном, пусть и самом крупном, фрагменте!
- Последствия
После того как на Юпитер упал последний фрагмент кометы, астрономы приступили к оценке последствий. Наиболее очевидными из них стали «шрамы» — огромные тёмные пятна, оставшиеся в местах падения обломков. Крупнейшее из них имело диаметр 12 тысяч километров и было заметнее, чем знаменитое Большое красное пятно. Тёмные области были видны несколько месяцев после столкновения, а затем постепенно рассеялись. Учёные использовали их как своеобразные трассеры. Наблюдая за движением облаков, они смогли измерить скорость и направление воздушных потоков в верхних слоях стратосферы Юпитера.
- Удалось также провести химический анализ атмосферы газового гиганта и обнаружить новые соединения: часть из них образовалась во время удара, а часть поднялась из нижних слоёв планеты. Впрочем, кое-что найти не получилось. Исследователи полагали, что обломки кометы достигнут богатого водой слоя Юпитера и создадут своеобразную водную завесу над местами столкновения. Однако этого не произошло — скорее всего, из-за того, что фрагменты разрушились на большей высоте, чем ожидалось.
Ещё одно открытие: в местах падения крупнейших обломков температура Юпитера снизилась до нормального уровня гораздо быстрее, чем в областях меньших ударов. Стратосфера планеты тоже продемонстрировала неожиданное поведение. Сразу после падения её глобальная температура повысилась, затем через 2–3 недели упала ниже нормы, после чего медленно вернулась к обычным значениям. Посмотрев, как ведёт себя стратосфера газового гиганта в реальности, учёные лучше поняли особенности её строения. Эти данные также были важны и для Земли — они позволили предположить, что случилось бы с нашей планетой при подобном ударе.
- Шумейкера — Леви 9 также помогла объяснить, как возникли цепочки кратеров на некоторых спутниках Юпитера. Стало очевидно, что они образовались после аналогичных падений обломков тел, разорванных гравитацией планеты и двигавшихся друг за другом по общей траектории.
Глобальную роль Юпитера значительно пересмотрели. Сейчас считается, что благодаря своей орбите и массе он играет роль своеобразного «защитника» для внутренней части Солнечной системы. За миллиарды лет гравитация газового гиганта отклонила или захватила несколько комет из облака Оорта, которые могли бы упасть на Землю.
- Помимо новых данных, бомбардировка Юпитера имела и важное психологическое значение. Она продемонстрировала, что в Солнечной системе всё ещё происходят крупные столкновения: благодаря ей запустили проекты планетарной обороны, цель которых — поиск небесных тел, угрожающих нашей планете. В 1998 году американский Конгресс обязал NASA за следующие десять лет обнаружить 90% потенциально опасных комет диаметром более километра.
Но для решения этой задачи понадобилось больше времени. Сейчас астрономы уверены, что в Солнечной системе нет астероидов, способных в ближайшие сотни лет столкнуться с Землёй и уничтожить человечество, и сосредоточены на поиске относительно небольших камней, последствия падения которых будут сопоставимы со взрывом атомной бомбы. NASA надеется идентифицировать все такие объекты к середине 2030-х годов.
- Космические агентства активно разрабатывают миссии по изучению малых тел и изменению их орбит. Пока что наибольшего успеха на этом поприще добилось всё то же NASA. В 2005 году организация провела первую в истории бомбардировку кометы: зонд Deep Impact сбросил 372-килограммовый ударный элемент с медным сердечником на комету Темпеля 1, чтобы исследовать внутренние слои ядра и оценить время его образования.
Deep Impact — оригинальное название фильма, который у нас перевели как «Столкновение с бездной». NASA выбрало его намеренно — оно всегда относилось к этой картине заметно лучше, чем к «Армагеддону».
А в 2022 году построенный NASA зонд DART врезался в астероид Диморф, спутник более крупного астероида Дидим. Удар изменил его орбиту и показал, что угрожающие Земле астероиды можно отклонить с помощью кинетического воздействия.
Что же касается создателей голливудских фильмов-катастроф, то история падения Шумейкеров — Леви 9 стала для них неплохим источником вдохновения. Что интересно, среди консультантов, помогавших в съёмках «Столкновения с бездной», были как раз Юджин и Кэролин. Юджин Шумейкер не дожил до премьеры фильма — он погиб в автокатастрофе в 1997 году. По странному совпадению, астроном, открывший комету в фильме, в прологе тоже погиб в ДТП…
За прошедшие 30 лет возможности учёных заметно выросли. С тех пор наука неоднократно фиксировала падения небесных тел на Юпитер. Например, в 2009 году в его атмосферу вошёл объект диаметром несколько сотен метров, оставивший после себя 4800-километровое тёмное пятно. Однако этот удар оказался далеко не таким мощным, как бомбардировка 1994 года.
Вероятно, оно и к лучшему. Если бы события, подобные падению кометы Шумейкеров — Леви 9, происходили слишком часто, Солнечная система стала бы очень опасным местом — и на Земле не было бы никого, способного прочитать эти строки. Но мы спокойно живём и смотрим фильмы-катастрофы вроде «Армагеддона» и «Гренландии». Главное — не забывать время от времени глядеть наверх. Из предосторожности.