Как космос может убить Землю. Астероиды, планеты-изгои, нейтронные звёзды и сверхновые

Астероиды и кометы

Невооружённым глазом видно, что поверхность Луны покрыта многочисленными кратерами. Это следы бомбардировки астероидами и кометами, которой спутник нашей планеты подвергается уже 4,5 миллиарда лет.Наша Земля подвергалась такой же космической бомбардировке. Просто эрозия и тектонические процессы стерли следы космических шрамов. Можно с трудом различить лишь самые заметные из них вроде кратера Чикшулуб на полуострове Юкатан, появившегося 66 миллионов лет назад. Кратер остался после падения астероида диаметром порядка 10 километров. Учёные полагают, что именно этот удар привёл к вымиранию динозавров.

Но на динозаврах всё не кончилось. На Землю ещё не раз падали довольно крупные тела. И рано или поздно её орбита пересечётся с орбитой астероида или кометы, которые способны уничтожить нашу цивилизацию. Это не вопрос «если», это вопрос «когда». Но что об этом «когда» говорит наука?Начнём с астероидов. Хорошая новость: астрономы уже основательно прочесали земные окрестности и обнаружили практически все камни, чьё падение может привести к катастрофе для человечества. Ни один из них не имеет шансов на столкновение с Землёй в ближайшие сто лет.Плохая новость: под воздействием гравитации Солнца и планет астероиды часто и непредсказуемо меняют орбиты. Именно из-за этого учёным так сложно сделать долгосрочный прогноз опасности того или иного тела. Кроме того, хоть астрономы и идентифицировали все крупные околоземные астероиды, способные убить всё живое на Земле, на каждый такой объект приходится множество более мелких камней диаметром в десятки и сотни метров. Астероид такого размера не уничтожит цивилизацию и не приведёт к глобальному изменению климата. Но, если он упадёт на крупный город, последствия будут сравнимы со взрывом ядерной бомбы.

Космические агентства понимают, какую угрозу несут небольшие астероиды. Сейчас в разработке находятся проекты телескопов вроде NEO Surveyor и NEOMIR, чей запуск запланирован на конец 2020-х или начало 2030-х. Их целью станет поиск малых астероидов, особенно тех, которые приближаются со стороны Солнца и не могут быть обнаружены при помощи наземных обсерваторий.Если им удастся найти угрожающий Земле объект, дальше всё будет зависеть от оставшегося до столкновения времени. Если его будет достаточно, человечество успеет организовать миссию по отклонению астероида. Благо что у нас уже есть опыт в этом деле. В прошлом году зонд NASA DART врезался в астероид Диморф и успешно изменил его орбиту. Если же времени на запуск будет слишком мало, его, по крайней мере, должно будет хватить на эвакуацию населения из опасного района.

С кометами ситуация сложнее. Все они делятся на два вида. Первые — это короткопериодические кометы, чьи орбиты проходят во внутренней части Солнечной системы. Такие кометы хорошо знакомы астрономам, и ни одна из них не представляет угрозы для Земли.

Но есть и долгопериодические кометы, чьи периоды обращения составляют сотни тысяч, а порой и миллионы лет. Они прилетают к нам издалека — из облака Оорта. В теории орбита одной из таких появившихся ниоткуда комет может пересечься с земной.Время, которое в таком случае будет у человечества на то, чтобы принять меры, зависит от величины ядра кометы. Чем оно больше, тем раньше обнаружат хвостатую гостью — но тем серьёзнее окажутся последствия её падения на Землю. Например, украсившая небо летом 2020 года комета NEOWISE была найдена за четыре месяца до прохождения перигелия, а диаметр её ядра составлял около 5 километров. Падение такого тела стало бы катастрофой для нашей цивилизации, но всё же не привело бы к массовому вымиранию вроде того, что уничтожило динозавров.

Ещё одна разновидность астероидов и комет — межзвёздные объекты. Они были выброшены из своих звёздных систем и скитаются по Млечному Пути. Время от времени они пролетают через нашу Солнечную систему. Опасность таких тел в том, что их скорости намного больше, чем у объектов нашей Солнечной системы. Это снижает время на ответные меры и увеличивает энергию, которая выделится в случае их падения. Мы можем утешать себя лишь тем, что, судя по всему, большинство межзвёздных комет и астероидов довольно малы, а вероятность их столкновения с Землёй невелика. Но она всё же не равна нулю.

Сближения с другими звёздами

Наша Солнечная система не стоит на месте. Она вращается вокруг центра Млечного Пути со скоростью около 230 км/с. По прикидкам учёных, один оборот (его называют галактическим годом) занимает порядка 225–250 миллионов лет.По ходу движения Солнце порой сближается с другими звёздами. Так, сейчас ближайшая к нам звезда — красный карлик Проксима Центавра, до которого 4,2 световых года. Но если бы мы перенеслись на 70 тысяч лет назад, то ближайшим к нам оказался бы красный карлик WISE 0720-0846, он же звезда Шольца. В то время она находилась всего в 0,8 световых года от Земли. Весьма вероятно, что звезда Шольца прошла через внешнюю часть облака Оорта и дестабилизировала орбиты некоторых комет, направив их внутрь Солнечной системы. Так это или нет, мы узнаем ещё не скоро — по оценкам учёных, кометам потребуется не менее пары миллионов лет, чтобы добраться до Солнца.

К тому моменту Солнечная система переживёт другие интересные события — например, сближение со звездой Глизе 710. Сейчас она находится на расстоянии 62 световых лет от Земли. Но через 1,3 миллиона лет Глизе 710 приблизится к нам на дистанцию всего в четверть светового года и станет самой яркой звездой на ночном небе. Это сближение точно затронет облако Оорта. По мнению некоторых астрономов, кометы станут намного чаще сталкиваться с планетами, в том числе и с Землей. Впрочем, другие учёные считают, что преувеличивать не стоит и что такие сближения — обычное дело для Солнечной системы.В целом Солнцу повезло с соседями. Оно далеко от галактического центра, и вокруг него звёзд немного. Поэтому, если не считать период юности (предположительно, Солнце сформировалось внутри звёздного скопления), ему удавалось избегать опасных сближений с другими звёздами, способных дестабилизировать орбиты планет.

Солнечные супервспышки

Киношники любят пугать нас сценариями, в которых Солнце уничтожает Землю. То оно начинает гаснуть, как в фильме «Пекло», то угрожает взорваться, как в «Блуждающей Земле», то испепеляет нашу планету, как в «Знамении».Вероятно, в будущем Солнце действительно уничтожит Землю. Но это произойдёт очень нескоро, где-то через 5–7 миллиардов лет. В ту далёкую эпоху наше светило исчерпает запасы водородного топлива и начнёт расширяться, превращаясь в красный гигант и поглощая внутренние планеты.Но нас интересует близкая перспектива. С научной точки зрения такие сценарии, как в «Пекле» и «Блуждающей Земле», нереальны. Солнце не может внезапно погаснуть. Для досрочной смерти ему нужен близкий массивный компаньон вроде белого карлика или чёрной дыры, который бы постепенно высосал его вещество — и всё равно на это бы ушли миллионы лет. Также Солнце не может вдруг взорваться. Чтобы стать сверхновой, оно должно весить где-то в восемь раз больше.

Но что насчёт вспышек? Все вы наверняка слышали, что на Солнце регулярно бывают вспышки, которые приводят к магнитным бурям. Может ли супервспышка причинить вред нашей планете?Что касается жизни на Земле, ей не грозит даже самая мощная солнечная вспышка. Наша планета укрыта от космической непогоды зонтиком магнитного поля. К тому же по сравнению с большей частью звёзд нашей галактики Солнце — стабильное и спокойное светило, у которого не бывает чрезмерной активности или сильных колебаний яркости. Скорее всего, именно благодаря этому на Земле и появилась жизнь.В то же время солнечные вспышки — реальная угроза для нашей инфраструктуры. Вот лишь один пример. В 1859 году на Солнце произошла мощнейшая за всю историю наблюдений геомагнитная буря, позже названная событием Кэррингтона. Конечно, в то время электрические технологии находились в зачаточном состоянии. Тем не менее помимо мощнейших полярных сияний, которые были видны даже на Карибах, вспышка привела к массовой поломке телеграфных сетей в Европе и Северной Америке.

В 2013 году учёные попытались оценить последствия события Кэррингтона, повторись оно сейчас. Результаты оказались довольно тревожными. Ущерб от аналогичной по силе вспышки только для США составил бы от 0,6 до 2,6 триллиона долларов. Основной урон понесли бы энергосети. Восстановление выведенных суперштормом трансформаторов заняло бы месяцы, а то и годы.Под удар бы попала и космическая инфраструктура. Солнечная вспышка такой силы может вывести из строя многие спутники, особенно на высоких орбитах. Также она опасна для космонавтов за пределами околоземной орбиты. Им придется спрятаться в противорадиационных убежищах — или получить смертельную дозу облучения.Пока человечество не способно предсказывать супервспышки — мы можем только принять меры для минимизации ущерба. На это у нас будет порядка 24–48 часов, которые потребуются вспышке, чтобы добраться до Земли. Кстати, на самом деле событие Кэррингтона повторилось в 2012 году. Тогда Солнце произвело аналогичную по мощности вспышку — к счастью, направленную в противоположную от Земли сторону. Наша цивилизация, сама того не заметив, увернулась от пули.

Сверхновые

Несколько лет назад темой №1 среди астрономов было резкое уменьшение яркости Бетельгейзе — одной из звёзд, составляющих на небе фигуру охотника Ориона. Эта звезда интересовала учёных неспроста. Бетельгейзе — красный сверхгигант, который уже близок к концу жизненного цикла. Однажды выделяемой в ходе термоядерного синтеза энергии станет недостаточно, чтобы удерживать внешние слои гигантской звезды в стабильном состоянии. Они упадут на её ядро, и произойдёт грандиозный взрыв — вспышка сверхновой.

Пока никто из астрономов не знает, когда именно произойдёт вспышка. Разные исследования дают разные цифры — от нескольких сотен тысяч лет до того, что Бетельгейзе взорвётся уже при нашей жизни (впрочем, в этом большинство астрономов сомневаются). В любом случае это не опасно для нашей планеты. Бетельгейзе от нас на расстоянии не менее 500 световых лет, и её взрыв подарит нам грандиозное небесное зрелище без каких-либо последствий.Но Солнечная система не стоит на месте и периодически сближается с другими звёздами. Что, если одно из сближений придётся на сверхновую?Последствия будут зависеть от расстояния. Чем ближе сверхновая, тем сильнее взрыв повлияет на Землю. По оценкам учёных, опасная дистанция начинается от 30–50 световых лет. Основным поражающим фактором сверхновой станут гамма-лучи. Они могут вызвать химическую реакцию в верхних слоях атмосферы Земли, и эта реакция приведёт к истончению озонового слоя. Поверхность нашей планеты окажется открыта для ультрафиолетового излучения и космических лучей, и они начнут облучать животных и растения.В зоне наибольшего риска окажутся морские обитатели и фитопланктон. Их массовая гибель приведет к разрушению пищевых цепочек и вымиранию многих видов. Могут участиться мутации среди животных и начаться лесные пожары. Вспышка также серьёзно осложнит освоение космоса.

По оценкам астрономов, в прошлом Солнечная система должна была пережить ряд близких вспышек сверхновых. И раз вы сейчас читаете эти строки, значит, такое событие вряд ли может привести к исчезновению жизни на Земле. Однако учёные подозревают, что часть массовых вымираний прошлого могли быть спровоцированы как раз сверхновыми. Один из основных подозреваемых — случившееся 359 миллионов лет назад девонское вымирание.Другой кандидат — вымирание несколько миллионов лет назад части морских видов, в ходе которого исчез знаменитый мегалодон. В осадочных породах найдены следы изотопов космического происхождения, попавших в нашу атмосферу 2,6 миллиона лет назад. Их источником могла быть близкая сверхновая. Пока что это лишь гипотеза, но нельзя исключать, что взрыв в космосе мог убить крупнейшего в земной истории хищника.

Планеты-изгои и странствующие нейтронные звёзды

Мы уже упоминали астероиды и кометы, выброшенные из родных систем. Но такая судьба может постигнуть и целые планеты. Астрономам удалось найти свыше сотни таких планет-изгоев. А по самым скромным оценкам, только в нашей галактике должно быть несколько миллиардов блуждающих планет. Что, если планета-изгой попадёт в Солнечную систему, как в фильме «Меланхолия»?Конечно, столкновение между планетами крайне маловероятно — слишком уж огромен космос. Тем не менее такой визит будет иметь ощутимые последствия. Гравитация планеты-изгоя повлияет на орбиты планет нашей системы, что может привести к их дестабилизации с рядом неприятных последствий для Земли: колоссальными землетрясениями, цунами и всплеском вулканической активности.

Ещё более пугающий сценарий — встреча Солнечной системы с «пушечным ядром». Так называют нейтронные звёзды, которые движутся через наш Млечный Путь со скоростями до нескольких тысяч километров в секунду. При массе, сопоставимой с массой Солнца, радиус таких тел составляет всего 10–20 километров. Так что их сравнение с ядром не случайно.Нейтронные звёзды рождаются в момент взрыва сверхновой. Если он оказывается «смещённым» от центра, то выделяющаяся при нём колоссальная энергия может вытолкнуть звёздное ядро, превращающееся в нейтронную звезду, и ускорить его. Настолько, что оно наберёт четвёртую космическую скорость и со временем навсегда покинет родную галактику.

Блуждающая нейтронная звезда — одна из самых пугающих космических угроз. Можно отклонить потенциально опасный астероид или комету, справиться с последствиями супершторма, дождаться восстановления озонового слоя. Но что мы можем сделать против тела массой со звезду, способного одолеть расстояние между Землёй и Луной за пару минут? При этом нейтронной звезде даже не нужно ни с чем сталкиваться. Пролетев через Солнечную систему, объект такой массы может полностью разрушить её и выбросить некоторые из планет в межзвёздное пространство.К счастью, подобный сценарий больше подходит для фильма-катастрофы. Блуждающих нейтронных звёзд не так много — и шансы того, что одна из них вдруг влетит в Солнечную систему, астрономически малы.

Гамма-всплески

Это самые яркие электромагнитные события во Вселенной. Они возникают во время слияния сверхкомпактных объектов — нейтронных звёзд, чёрных дыр, а порой могут сопровождать и взрывы сверхновых.Гамма-всплеск отличается от сверхновых распределением энергии. Если во время взрыва звезды излучение равномерно распределяется во все стороны, то гамма-всплеск представляет собой пару джетов — направленных в противоположные стороны относительно узких лучей. Каждый такой луч даёт больше энергии, чем наше Солнце за 10 миллиардов лет своей истории.Именно сфокусированность и делает гамма-всплески крайне опасными. Сверхновая может угрожать нашей планете, если взорвётся за пару десятков световых лет от неё. А направленный на Землю луч гамма-всплеска будет опасен и с дистанции в несколько тысяч световых лет.

Последствия для нашей планеты зависят от расстояния до источника. Если оно составит несколько тысяч световых лет, эффекты будут схожи с воздействием близкой сверхновой. Под действием гамма-лучей в верхних слоях земной атмосферы начнутся реакции с участием молекул кислорода и азота, образуется сначала оксид азота, а затем диоксид. Это приведёт к разрушению озонового слоя и формированию фотохимического смога, а он может вызвать глобальное похолодание. А когда диоксид азота начнет вымываться из атмосферы, пойдут кислотные дожди.Но что, если источник гамма-всплеска окажется ближе — на расстоянии менее сотни световых лет? Тогда нас ждёт апокалипсис. По оценкам астрономов, это будет подобно взрыву ядерной бомбы над каждым квадратным километром земной поверхности. Всплеск фактически стерилизует обращённую к нему часть Земли. Впрочем, тем, кто в этот момент будет на другой стороне планеты, тоже не позавидуешь. Большая часть землян погибнет от вторичных эффектов вскоре после всплеска. Возможно, катастрофу переживут лишь бактерии.Согласитесь, это крайне жуткий сценарий. И у человечества вообще не будет времени защититься. Всплеск движется со скоростью света, и мы узнаем о нём лишь в момент, когда он достигнет Земли.

Но есть и хорошие новости. Во-первых, гамма-всплески крайне редки. По разным оценкам в галактике вроде нашей они случаются раз в 10 тысяч лет или даже в миллион лет. И чтобы причинить ущерб Земле, гамма-всплеск должен быть направлен прямо на неё. А это совсем уж маловероятно. Как вы помните, нам повезло с соседями. Солнце находится на галактическом отшибе, вдали от ядра, крупных звёздных скоплений и областей звездообразования, где как раз и происходит большинство взрывов сверхновых, слияний нейтронных звёзд и чёрных дыр. Поэтому многие астрономы считают, что сложная жизнь вряд ли могла появиться в центральных регионах галактики.И всё-таки, по расчётам учёных, с вероятностью в 50% за последние полмиллиарда лет Земля прошла на пути близкого гамма-всплеска. Возможно, именно с этим связано ордовикско-силурийское вымирание, произошедшее 443 миллиона лет назад, когда исчезло 60% видов, которые существовали на Земле. Будущие исследования помогут это подтвердить или опровергнуть.

Большинство из этих космических угроз чрезвычайно редки, с ними вряд ли столкнутся даже наши отдалённые потомки. Но это не значит, что человечество может спать спокойно. Космос огромен, и в нём таится много неизвестных науке феноменов и объектов, способных преподнести нам неприятные сюрпризы. Если мы не хотим разделить судьбу динозавров, стоит время от времени смотреть наверх.