Сегодня мы публикуем сокращенную версию лекции астронома Владимира Сурдина, кандидата физико-математических наук, старшего научного сотрудника Государственного астрономического института имени Штернберга, лауреата премии «Просветитель» 2012 года за книгу «Разведка далеких планет». Владимир Сурдин рассказал о метеорах, метеоритах и о том, чем они полезны и интересны современной науке. Лекция организована премией «Просветитель» и Фондом «Династия».

Поговорим мы сегодня об объектах не совсем космических – поскольку они уже тут, у нас, на Земле. Это метеоры в земной атмосфере, метеориты, упавшие на поверхность планеты, и прочие, близкие к нам вещи, в любом смысле слова – близкие, а иногда и опасные.

Летом каждому из вас приходилось хотя бы несколько минут смотреть на темное ночное небо и видеть, особенно в начале августа, когда наблюдается метеорный поток Персеиды, вспышки метеоров. Обычно это маленькие кусочки космического вещества, очень маленькие, размером в полнаперстка, два-три грамма весом, летящие, однако, на скорости, равной десяткам километров в секунду. Они влетают в атмосферу Земли, разогреваются от трения о воздух, сгорают, и мы видим короткие такие вспышки света. Облачко плазмы, в которое превращается небольшая песчинка космического вещества. Вспышка происходит на высоте от ста до восьмидесяти километров, это очень далеко от нас, кусочек вещества маленький, и только благодаря тому, что он летит с огромной скоростью и несет колоссальную кинетическую энергию, вспышка получается яркой настолько, что мы видим ее невооруженным глазом.

Иногда вспышки бывают ярче, чем окружающие звезды. Такие метеоры мы называем отдельным словом – болиды. Болид намного ярче звезд и даже планет, скажем, тоже довольно яркой Венеры, которую легко найти на небе. Болиды бывает видно даже днем, на фоне голубого неба. Но это большая редкость. Болид – это все-таки крупный кусок космического вещества, размер его исчисляется в метрах, и он пробивает атмосферу глубоко, проникая почти до поверхности Земли. Его горение хорошо видно, он оставляет за собой пылевой темный след. Иногда полет болида заканчивается тем, что на Землю что-то падает, не полностью сгорая, и мы называет это метеоритом.

Откуда летят метеоры?

Если мы возьмем фотокамеру, положим ее неподвижно и настроим большую экспозицию, минут сорок, может быть, час, на одном кадре окажутся запечатлены десятки метеорных следов. Визуально создается впечатление, что все они вылетают из одной области на небе – как будто рождаются там, а затем разлетаются во всех направлениях. Но это, конечно, только кажется, просто эффект перспективы работает – как параллельные рельсы, провода всегда вдалеке, у горизонта, сходятся в одну точку. Или, напротив, расходятся по мере приближения к нам. То же самое мы видим, когда метеоритные частицы влетают в атмосферу, и вспышки метеоров идут как будто из одной точки. Ее называют радиантом метеорного потока. Для каждого метеорного потока радиант проецируется на то или иное место, на какое-то определенное созвездие. Вот, например, поток Персеиды – он наблюдается в десятых числах августа – почему такое название? Очень просто, потому что радиант проецируется на созвездие Персея.

Существуют и другие потоки. Дюжину раз в году Земля пересекает такие рои пылевых частиц, и у каждого есть название, зависящее от радианта потока: Лириды, Ориониды и другие. Поэтому мы частенько в астрономических календарях указываем точные даты, когда можно наблюдать тот или другой поток.

Вопрос: откуда эти метеорные частицы, откуда эти космические пылинки? Их теряют кометы. Мы привыкли представлять себе комету как хвостатое светило, на самом деле источник кометы, ее родительское тело – это большой ледяной, можно сказать, космический айсберг. Ледяное тело размером несколько километров, лед грязный, в нем замешаны твердые частицы, космические пылинки, минералы. И когда такой конгломерат приближается к Солнцу, нагретый лучами, он начинает испаряться. И таким образом за кометой вытягивается хвост потерянного ею вещества, самое красивое, чем комета нас, собственно, привлекает. Обычно хвостов два: голубой – газовый, точнее, плазменный, и желтовато-белый – пылевой. И вот пылинки нас как раз сегодня и интересуют. Когда комета движется по орбите, она приближается к Солнцу и начинает терять вещество с поверхности. Оно постепенно распределяется вдоль орбиты самой кометы. Несколько оборотов вокруг Солнца – и вот уже вся орбита запылена этим потерянным веществом. Если орбита Земли пересекает орбиту кометы, то один или два раза в году Земля окунается в это пылевое облако. И мы получаем большое количество падающих метеоров. В среднем в промежутках между такими событиями можно заметить пять-семь метеоров в течение часа, а когда Земля пересекает пылевое скопление, случается и пятьдесят, и семьдесят, а порою (редко) десятки тысяч метеоров в час.

Астрономы выделили примерно дюжину кометных орбит, вдоль которых много такого пылевого вещества. Поэтому именно столько раз в году Земля окунается в эти запыленные участки пространства, и в течение нескольких ночей мы наблюдаем тот или иной метеорный поток.

Изредка бывает, что космический объект не достигает поверхности Земли, хотя влетает в атмосферу. В 1971 году метеороид, то есть источник метеора, космический камень, вошел в атмосферу над территорией США, пролетел довольно много – несколько штатов преодолел – и, не окунаясь в более глубокие слои атмосферы, вылетел в космическое пространство. Как это возможно, чтобы твердое тело, камень, отразился от мягкой атмосферы? Вспомните, как мы иногда кидаем камушки в воду. Как правило, они тонут. Но если бросить камень параллельно водной поверхности, он скачет, пускает «блинчики». Предпочтительнее здесь иметь плоский камушек, но даже камень неправильной формы все равно несколько раз может отскочить от воды. Таким образом и метеорит, окунаясь в плотные слои атмосферы, способен отскочить от них и уйти назад, в космическое пространство.

Пособие для охотников за метеоритами

Пока камень в космосе, мы называем его метеороидом. Когда он влетает в атмосферу и начинает сгорать, – метеором. А если от метеора осталось что-то не сгоревшее, упавшее на поверхность, это уже метеорит. Почему разрушаются космические частицы? От сильного давления набегающего на них воздушного потока. Полет происходит со скоростью десятков тысяч метров в секунду, и даже разреженный воздух на высоте 90–100 километров все равно оказывает очень большое давление. И если это каменная частица, она, как правило, дробится, буквально как под прессом. Железная немножко лучше сопротивляется, но все равно рано или поздно она будет раздавлена атмосферой и раздробится на части. Эти части падают на поверхность планеты, причем чем крупнее осколок, тем дальше он улетает. Получается область, засеянная осколками метеора, метеоритами.

А где же искать метеориты? Вообще говоря, найти их довольно сложно, да и часто трудно отличить метеорит от обычного камня. Но есть на Земле места, где шансов больше. Например, Аравийская пустыня, там же в основном песок, и на песке они виднее. Есть даже охотники за метеоритами, гоняющие на квадроциклах по пустыне. Еще богаче в этом плане Антарктида. Если вы нашли там камень, то на 99% можно быть уверенным, что это метеорит.

Метеориты и кратеры

Если осколок крупный, при падении кратер он образует. Собственно, хотя в метеорите нет взрывчатки, происходит взрыв, аналогичный взрыву авиабомбы. Быстрый полет тела приводит к тому, что, ударившись о поверхность, оно испаряется и, превращаясь под большим давлением в облако газа, производит такой эффект. Самый известный кратер в мире – Аризонский, ему около пятидесяти тысяч лет, и диаметр его, на первый взгляд, велик, около километра. Но он далеко не крупнейший на Земле, просто самый популярный, туда постоянно возят туристов – в сухой пустыне Аризоны кратер хорошо сохранился. Если же посмотреть, где сегодня на нашей планете обнаружены крупные метеоритные кратеры, то вы их найдете на любом континенте, и диаметр иногда достигает ста и чуть более километров. Конечно, кратеры не везде легко обнаружить, скажем, в долине Амазонки – это непросто из-за буйной растительности, на дне океанов – еще сложнее.

Самый популярный в последние годы метеорит – Челябинский, около двух лет назад пролетевший над промышленным центром и наделавший немало бед. Это было крупное тело, и разрушилось оно глубоко в атмосфере. Последние этапы разрушения произошли на высоте 30 км, и с этой высоты ударная волна достигла крупного промышленного города, где во многих домах выбило стекла. К сожалению, пострадали наиболее любознательные, те, кто стоял и смотрел в окно. К счастью, никто не погиб. Это замечательное, удачное для науки событие – много видеосъемок, много приборных измерений удалось провести, и никто сильно не пострадал, хотя полторы тысячи человек получили порезы. Почему мы не предупредили о падении этого метеорита, хотя он был довольно крупным? Дело в том, что он летел с востока, со стороны восходящего Солнца, а астрономы не любят направлять приборы на Солнце – аппаратура может пострадать от этого. Так что пропустили. А метеорит был самый рядовой. Каменный. Хондрит так называемый. Исходный размер – довольно большой, порядка семнадцати метров, но он, к счастью, был весьма рыхлым, напоминал по консистенции пережженный кирпич, который можно расколоть, просто бросив на землю. Есть довольно четкое соотношение между диаметром метеорита и кратером, который он образует. Обычно кратер в двадцать раз больше по диаметру. Если бы Челябинский метеорит долетел до нас в целом виде, кратер был бы трехсотметровым.

Крупный метеоритный хит нашей страны датируется 1947 годом, когда на Дальнем Востоке, в Уссурийской тайге, на хребте Сихотэ-Алинь упал железный метеорит весом 23 тонны. Он раздробился в атмосфере и выпал железным дождем на площади 35 кв. км. Крупные осколки оказались в музеях, а мелкие разошлись по рукам, у каждого астронома сегодня, наверное, есть такой. Железные метеориты намного проще обнаружить, чем каменные, у них очень характерный вид. Структура их поверхности вызывает ассоциации с лепкой из пластилина, вмятины, которые будто бы сделаны пальцами, а на самом деле образованы горячим потоком воздуха, называются они регмаглиптами.

Но самая популярная история случилась в 1908 году, когда над Сибирью произошел взрыв, связанный с падением космического тела. На территории, равной площади сегодняшней Москвы, полег весь лес. Жертв, насколько известно, не было, потому что в тех местах никто не жил. Но что это было за тело, определить так и не удалось. Вероятнее всего, небольшое ядро ледяной кометы, потому что никаких следов вещества метеорита не осталось. Так что мы можем говорить о железных, каменных и, возможно, даже наверняка, ледяных метеоритах. Но они не сохраняются, поэтому в коллекциях ученых их нет.

Как обнаружить на поверхности каменный метеорит? Он вроде бы похож на обыкновенный булыжник, но существует одно отличие: тонкая корочка, зажаренная, оплавленная в процессе падения, придает ему характерный вид. Если корочка от удара о землю откололась, вы увидите нетронутое, светлое минеральное тело, и вот эти два параметра докажут, что перед вами метеорит, летевший через атмосферу с большой скоростью. Если вы такой найдете, его можно продать на специальном метеоритном аукционе.

Есть еще один очень редкий вид – железокаменные метеориты, это железная матрица, в которую вкраплены минеральные зерна. Железные метеориты хорошо сохраняются. Самый крупный найден на юг Африки, в местности Гоба. Он упал на частную территорию, и владелец не захотел с ним расстаться, построил вокруг нечто вроде античного амфитеатра и водит туда желающих полюбоваться космической железяков весом 60 тонн. Правда, недавно один вандал отрезал кусочек, так что теперь это 60 тонн минус килограмм.

Метеориты и другие планеты

Откуда прилетают метеориты? Иногда это удается узнать – если траектория полета в атмосфере прослежена, можно восстановить орбиту. Нет никаких сомнений в том, что крупное тело падает на Землю, отколовшись от одного из астероидов, заполняющих пространство между орбитами Марса и Юпитера. С астероидами мы знакомы неплохо – к некоторым из них подлетали космические аппараты. Наиболее крупный, Веста, имеет в поперечнике 500 километров. Столкновение астероидов между собой приводит к тому, что множество осколков отправляется путешествовать по Солнечной Системе. Иногда мы можем определить, от какого конкретного астероида откололся тот или иной фрагмент, например, в случае Весты, состав которой хорошо изучен, с нее к нам иногда долетают очень интересные, сравнительно светлые метеориты. Еще более примечательный и редкий метеорит был обнаружен в семидесятые годы в Африке. Судя по его структуре и химическому составу, это кусочек спутника Марса, Фобоса. Часто на Землю падают метеориты с поверхности Луны. А изредка встречаются осколки с Марса, и это настоящее чудо – ведь чтобы выбить оттуда породу, нужно как следует ударить по поверхности! На аукционе недавно осколок марсианской поверхности весом 4 грамма изначально оценили в 9 тысяч долларов, а продан он явно был много дороже.

Но если лунные метеориты определить труда не составляет, так как породы Луны хорошо изучены, то с марсианскими бывают проблемы. Один из предполагаемых марсианских метеоритов был найден в Антарктиде в 1984 году. Как, собственно, доказали его происхождение? Разрезав, обнаружили пустоты, а в пустотах – газ, в атмосфере которого это тело формировалось. И оказалось, что изотопный состав газа в точности соответствует составу марсианской атмосферы. Чудеса на этом, однако, не закончились: когда отполированную поверхность метеорита рассмотрели электронным микроскопом, там нашлись странные окаменелости, похожие на червяков, очень маленькие, 10, 15, от силы – 20 нанометров. Они напоминают окаменевшие земные бактерии. Если это действительно окаменевшие бактерии, а метеорит действительно с Марса, значит, там была по крайней мере микробная жизнь. Осталось только подтвердить эту гипотезу, побывав на Марсе.

Вообще на Марсе интересно! Метеориты падают туда гораздо чаще, чем к нам, потому что Марс ближе к поясу астероидов, и вот марсоходы там нашли довольно много метеоритов. И, конечно, кратеров гораздо больше, чем на Земле, почти столько же, сколько на Луне, вся поверхность ими испещрена. Причем есть кратеры очень древние. Метеорит как бы вскрывает поверхность планеты, демонстрирует нам недра, и это очень интересно для исследования далеких планет.

Но самое удивительное на Марсе – это пещеры. Несколько лет назад удалось найти колодцы, входы в марсианские пещеры, возможно, их образовали как раз падавшие на Марс метеориты, пробивавшие потолки пещер. Входы довольно велики, около ста метров в диаметре, туда вполне может опуститься марсоход.

Поверхность спутников других планет по-разному избита метеоритами. Например, Луна. Ее поверхность – просто заповедник метеоритных ударов. А вот ближайший к Юпитеру спутник Ио вообще лишен метеоритных кратеров. Как так? Туда не падают метеориты? Конечно, падают, но на Ио более пятидесяти действующих вулканов, очень мощных, и они постоянно обновляют, забрасывают поверхность вулканическими веществами и засыпают все кратеры. А вот второй спутник Юпитера, Европа, покрыт ледяным панцирем. И на нем кратеры тоже долго не живут, поскольку выливающаяся из трещин вода их успешно заливает, а после снова замерзает. А вот спутник Сатурна Энцелад – очень любопытный. В его северном полушарии кратеров довольно много, а в южном – ни одного. Оказывается, там есть трещины в ледяном куполе, сквозь них постоянно, буквально на наших глазах, а точнее сказать, на глазах роботов, которые там летают, бьют потоки воды, и они возвращаются на поверхность в виде снега или ледяных кристаллов и засыпают все кратеры.

Вернемся на Землю. Как-то ведь надо уберечься от падения на нее крупных метеоритов, и астрономы призваны сообщать об их приближении. Мы это учимся делать. Наши электронные приемники света следят за небом и один за другим передают кадры участка, где компьютер сразу же выявляет движущиеся объекты. Основываясь на данных о перемещении, можно спроектировать траекторию и прогнозировать вероятность столкновения с Землей. На сегодняшний день в Солнечной Системе мы обнаружили около полумиллиона астероидов, конечно, не все они для нас опасны, летают далеко и не приближаются.

Особенно внимательно следим мы за астероидом Апофиз. Он должен подлететь к Земле в 2029 году, мы точно знаем, что он не ударит по ней, а пройдет мимо, но на очень небольшом расстоянии – несколько десятков тысяч километров. Земля каким-то образом изменит его траекторию, насколько – это будет известно только после его пролета. И вот когда он вернется в следующий раз, в 2036-м, полной уверенности, что он пройдет мимо Земли, у нас нет. Шанс, что он нас заденет, хоть и не очень большой, существует, и его надо учитывать, поскольку астероид довольно крупный, триста метров в поперечнике, а это значит, что, упав, скажем, в Атлантику, он породит довольно сильное цунами. 

Видеозапись лекции полностью

https://www.youtube.com/embed/EX3k9pDhjAM?list=PLpJxZGAyZbMBWPfuSUrq8dL5LNkRlz1lY

Владимир Сурдин отвечает на вопросы после лекции

https://www.youtube.com/embed/0ia2cAj6P5s?list=PLpJxZGAyZbMBWPfuSUrq8dL5LNkRlz1lY