Мгновенное испарение части вещества приводит к взрыву, при котором породы мишени разлетаются во все стороны, а дно вдавливается. Возникает круглая впадина с довольно крутыми бортами, но существует она какие-то доли секунды — затем борта немедленно начинают обрушиваться и оползать. Сверху на эту массу грунта выпадает и каменный град из вещества, выброшенного вертикально вверх и теперь возвращающегося на место, но уже в раздробленном виде. Так на дне кратера образуется брекчия — слой обломков горных пород, сцементированных тем же материалом, но измельченным до песчинок и пылинок.
Столкновение, сжатие пород и проход взрывной волны длятся десятые доли секунды. Формирование выемки кратера занимает на порядок больше времени. А еще через несколько минут ударный расплав, скрытый под слоем брекчии, начинает быстро затвердевать. И вот уже готов свеженький, с пылу с жару, ударный кратер.
При сильных столкновениях твердые породы ведут себя подобно жидкости. В них возникают сложные волновые гидродинамические процессы, один из характерных следов которых — центральные горки в крупных кратерах. Процесс их образования подобен появлению капли отдачи при падении в воду небольшого предмета. При сильных ударах выброшенный из кратера материал может даже улететь в космос. Именно так на Землю попали метеориты с Луны и с Марса , десятки которых обнаружены за последние годы.
Аризонский калькулятор
Размер получившегося кратера зависит от скорости и угла падения, состава ударника и мишени (каменный метеорит или железный, скальные породы на планете или рыхлые), а также от силы тяжести на поверхности небесного тела. Например, при одинаковой энергии удара на Луне образуется кратер вдвое большего диаметра, чем на Земле.
В одном из ведущих планетологических центров мира — Луннопланетной лаборатории Университета Аризоны в городе Тусон разработали специальный интерактивный калькулятор, позволяющий рассчитать последствия падения на Землю крупного метеорита или астероида ( www.lpl.arizona.edu/impacteffects ). В числе прочего этот калькулятор вычисляет размеры образующегося кратера и воздействие на наблюдателей, которые находятся на заданном расстоянии от места катастрофы. Бывает интересно с его помощью оценивать сообщаемые в новостях сведения о возможных последствиях падения того или иного объекта.
Характерно, что при малом размере метеорита аризонский калькулятор отказывается оценивать размер кратера. Небольшой космический обломок либо полностью сгорит в воздухе, либо потеряет скорость и упадет, как простой камень. В последнем случае на поверхности, конечно, появится выбоина, но она сильно отличается от ударно-взрывного кратера, который на Земле не может быть меньше нескольких сотен метров. Для других планет эта величина зависит от плотности атмосферы. Например, на Венере с ее чрезвычайно плотной газовой оболочкой диаметр минимального кратера — более километра, а на Марсе до поверхности почти без потери скорости долетают и небольшие метеориты, формирующие кратеры десятиметрового размера. На небесных телах, лишенных атмосферы, например, на Меркурии , Луне и многих других спутниках планет, кратеры порождаются метеоритами любого размера и могут быть даже сантиметровыми.
Фото: SPL/EAST NEWS
Земля — кратер Маникуаган. Легенда о пережатых артериях
Пассажиры, летящие из Европы в канадский Монреаль, могут заметить среди таежных просторов полуострова Лабрадор необычное озеро. На темном фоне хвойных лесов хорошо выделяется кольцо воды, охватывающее со всех сторон огромный, диаметром 70 километров, остров, также покрытый лесом. Эта кольцевая структура Маникуаган — один из древнейших среди известных ныне ударных кратеров, точнее, его след. Падение метеорита поперечником пять километров случилось здесь 214 миллионов лет назад. На Земле тогда заканчивался триасовый период и только-только появились динозавры. Правда, на них эта катастрофа, похоже, никак не повлияла, ведь последующие 150 миллионов лет они буквально царили на планете. Значительно позднее по кратеру «прополз» огромный ледник, который срезал верхний слой горных пород толщиной в целый километр, но центральная часть днища кратера устояла перед ледниковой эрозией, поскольку состоит из «лепешки» очень твердых горных пород, возникших при плавлении в момент удара. Так образовалось плато, окруженное долиной, по которой потекла река. В 1968 году реку Маникуаган перегородили плотиной гидроэлектростанции, и она затопила долины, огибающие плато с двух сторон. Возникло кольцевое озеро, а плато стало островом — вторым по величине в мире среди островов в озерах. Его площадь — 2040 км2 — почти на 100 км2 больше площади самого озера Маникуаган, в котором он находится. Остров Рене-Левассёр носит имя инженера, который семь лет руководил возведением плотины этой ГЭС — пятой и крупнейшей в каскаде на реке Маникуаган. Открывать ее он должен был совместно с премьер-министром канадской провинции Квебек Дэниелом Джонсоном, в прошлом тоже гидроэнергетиком. Но буквально накануне намечавшегося открытия Левассёр скоропостижно скончался от сердечного приступа в возрасте 35 лет. Несколько дней спустя та же участь постигла и прибывшего на церемонию пуска ГЭС Дэниела Джонсона, которому было 53 года. Остров назвали в память инженера, плотину — в честь премьера, а в сказаниях индейцев инну, коренных жителей лабрадорской тайги, появилась версия, что оба главных создателя плотины умерли потому, что природа пережала им кровеносные артерии в отместку за то, что они пережали ей водные артерии, построив на реке Маникуаган целый каскад ГЭС.
Опасные маневры астероида
Крупные метеориты, образующие на Земле ударный кратер, падают чрезвычайно редко. Однако не исключено, что менее, чем через 30 лет землянам предстоит стать свидетелями такого события. Открытый всего пять лет назад астероид Апофис невелик по космическим масштабам. Его точный диаметр пока не определен, но, по оценкам, составляет 300—400 метров. Он не вызывал бы беспокойства, если бы его путь не пролегал в опасной близости от Земли. По расчетам астрономов, каждые 1300 лет этот астероид на несколько десятилетий оказывается неподалеку от нашей планеты, и с ним происходит серия довольно близких встреч с интервалами примерно в 5—10 лет, после чего небесные пути Земли и астероида вновь надолго расходятся.
В 2029 году Апофис пройдет на расстоянии около 33 000 километров от Земли. При этом воздействие гравитационного поля нашей планеты может так изменить орбиту Апофиса, что при следующей встрече, в 2036 году, он пройдет еще ближе и, быть может, даже столкнется с Землей.
Расчеты, выполненные на основании нынешних, недостаточно точных данных о его движении, показывают, что падение в 2036 году может произойти в узкой полосе шириной в несколько десятков километров, проходящей от севера Казахстана через Сибирь к Магадану, далее от Камчатки через Тихий океан до Никарагуа, по северу Колумбии и Венесуэлы , а затем по Атлантическому океану до западного берега Африки.
В населенной местности падение приведет к тотальным разрушениям в радиусе 100 километров от места удара. Возникнет кратер диаметром несколько километров, а в стратосферу будет выброшено значительное количество пыли, что существенно сократит поступление солнечного тепла на всей Земле. В случае же падения в океан, даже вдали от берегов, возникнет сильнейшее цунами, которое уничтожит все прибрежные города.
Планетное общество США , штаб-квартира которого находится в Калифорнии, недалеко от побережья Тихого океана, уже провело в 2008 году конкурс на лучший проект защиты от столкновения с Апофисом. Он был приурочен к столетию Тунгусского события , которое остается пока крупнейшим вторжением из космоса, произошедшим на памяти человечества.
Среди проектов защиты от астероида — высокоскоростной удар металлической «болванкой» массой в одну тонну, ядерный взрыв на поверхности астероида, покраска его поверхности, с тем чтобы орбита изменилась под воздействием давления солнечного излучения и «гравитационный трактор», висящий над астероидом с работающими ионными двигателями малой тяги и постепенно смещающий его на новую орбиту своим гравитационным притяжением. Но для начала к Апофису, скорее всего, будет отправлена небольшая автоматическая станция, которая сфотографирует его поверхность, изучит гравитационное поле, по которому можно судить о внутреннем строении астероида, а главное — сбросит на него радиомаяк для точного отслеживания его траектории с Земли. Этот сравнительно недорогой проект американских инженеров занял первое место на конкурсе Планетного общества. Только после уточнения параметров движения астероида станет возможным планировать коррекцию его траектории. Ведь самое страшное, что может произойти, — это поторопиться и подтолкнуть астероид в неправильном направлении, прямо на нашу планету.