Российские ученые предложили новое объяснение Тунгусского феномена. По их расчетам, значительные разрушения в районе Подкаменной Тунгуски связаны не с падением космического объекта на Землю, а с ударными волнами, возникшими при сквозном прохождении железного астероида сквозь атмосферу Земли. Это объясняет отсутствие на поверхности Земли метеоритных фрагментов. Результаты исследований опубликованы в цикле статей в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, кратко о них сообщает Красноярский научный центр СО РАН.
Основываясь на расчетах траектории и массы космического объекта, внешних действующих на него сил и изменений начальной скорости, ученые Красноярского научного центра СО РАН при участии коллег из нескольких российских академических институтов и университетов пришли к выводу, что разрушения, созданные Тунгусским космическим телом, могли быть вызваны ударной волной при прохождении космического тела через атмосферу Земли при условии, что оно состояло не из льда, как кометные ядра, а из железа. Примеры крупных космических тел из железа хорошо известны. Например, Аризонский метеорит с начальным размером более 50 метров образовал 50 тысяч лет назад в месте падения кратер диаметром 1200 и глубиной 200 метров.
Чтобы проверить свою теорию и подробнее изучить поведение космических тел при вхождении в атмосферу, ученые создали модель поведения малых астероидов в атмосфере Земли. «Мы рассчитали траекторные характеристики для космических объектов диаметром от 200 до 50 метров, состоящих из железа, льда или каменных пород, таких как кварц и лунный грунт. Модель показывает, что Тунгусское тело не могло состоять из камня или льда, поскольку низкая прочность этих внутренне неоднородных материалов, в отличие от железа, приводит к быстрому разрушению таких тел в атмосфере в условиях колоссального аэродинамического давления», — рассказал руководитель проекта Сергей Карпов, доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник Института физики им Л.В. Киренского ФИЦ КНЦ СО РАН, профессор Института инженерной физики и радиоэлектроники СФУ.
Предложенная модель учитывала изменение траектории движения космического тела в зависимости от аэродинамического сопротивления, угла и скорости входа в атмосферу, свойств материала тела и его прохождения через различные слои атмосферы. В итоге исследователи пришли к выводу, что Тунгусский феномен был вызван железным астероидом с наиболее вероятным размером от 100 до 200 метров. Этот астероид прошел сквозь атмосферу Земли при минимальной высоте полета 10–15 километров со скоростью около 20 километров в секунду. Он продолжил свое движение по околосолнечной орбите, потеряв около половины своей начальной массы, которая могла превышать три миллиона тонн, и сохранив при этом свою целостность.
Подобный объект мог создать ударную волну, способную вызвать падение деревьев на территории, значительно превышающей полторы тысячи квадратных километров, и не оставить на поверхности Земли никаких следов самого исходного тела. Основной вклад вносила сферическая составляющая этой ударной волны, характерная для взрыва. Расчеты показали, что ее возникновение связано с резким увеличением скорости испарения тела при приближении к эпицентру в верхних слоях тропосферы: для двухсотметрового тела — до 500 тысяч тонн в секунду из-за сильного нагрева его поверхности. Именно эта огромная масса может мгновенно расширяться в виде высокотемпературной плазмы, создавая эффект взрыва. Таким образом, колоссальные разрушения на Земле были вызваны не прямым попаданием астероида, а ударными волнами, создаваемыми при прохождении крупного космического тела в атмосфере.
Еще одна загадка Тунгусского феномена — причина пожаров, охвативших район эпицентра площадью более 160 квадратных километров. Объяснение этого явления связано с действием светового излучения высокой интенсивности, порождаемого головой болида с температурой излучающей поверхности свыше 10 000 градусов на минимальной высоте полета. Было показано, что именно в таких условиях на поверхности Земли достигается температура воспламенения горючих материалов, которые нагреваются при поглощении оптического излучения от болида за расчетное время пролета над эпицентром в течение 1–1,5 секунд.
«Моделирование поведения различных космических тел в атмосфере Земли поможет более точно предсказывать степень астероидной опасности. В особенности это касается космических объектов размером более двух километров. Именно такие астероиды представляют наибольшую угрозу для нашей цивилизации. Модельные расчеты позволят определить вероятность столкновения подобных объектов с Землей, их свойства, последствия падения, а также характерные особенности сквозного прохождения через атмосферу даже без столкновения с поверхностью Земли, поскольку ударные волны, порождаемые этим прохождением, обладают колоссальной разрушительной силой», — пояснил Сергей Карпов.
Ученым предстоит выяснить еще ряд вопросов в рамках предложенной модели. К ним, в частности, относятся расчеты амплитуды ударной волны в районе эпицентра в разных условиях и изменение температуры поверхности астероида на длине траектории, развитие во времени процесса прохождения тела в атмосфере, включая его разрушение.
