Критический анализ гипотез Тунгусского метеорита
Львов Ю.A .
Уникальный природный феномен, получивший название Тунгусский метеорит /БСЭ, /, представляет собой сумму взаимосвязанных событии, вызыванных проникновение в атмосферу Земли крупного космического тела и сопутствующего ему облака космической шли. Траектория Тунгусского
метеорита окончилась взрывом его на высоте около 5 км над междуречьем Подкаменной и Нижней Тунгусок /Средняя Сибирь/ 30 июня 1908 г, в ч. утра. Взрыв в сочетании с баллистической волной произвёл вывал леса на площади около 2000 км2, вызвал ожог стволов и ветвей деревьев и создал сильные барические и сейсмические возмещения.
Несколько ранее, начиная с 29 июня 1908 г., в Центральной и Восточной Европе были отмечены оптические атмосферные аномалии, область проявлений которых протянулась от Енисея до Атлантики в виде полосы широтного простирания. Причиной этих оптических явлений указывается /Васильев и др., 1965/ проникновение облака космической пыли, видимо, связанного с Тунгусским метеоритом. Возможно также, что в совокупность Тунгусских событий входят проявления метеорной активности конца июня - начала июля 1908 г., в том числе и упавший недалеко от г.Киева метеорит Кагарлык /
Малолюдность и, главное, удаленность от культурных центров района катастрофы приглушили научный резонанс события и предпринятые по свежим следам усилия энтузиастов, в частности - сбор опросного материала, были недостаточными, хотя пролёт и взрыв метеорита были явлениями крайне неординарными. Отчётливые воспоминания облика летящего тела, пришедших от него порывах ветра и звуках, следовавший друг за другом взрывов разрушающегося метеорного тела, вызванного ими землетрясения по сих пор сохраняются в памяти очевидцев на обширной территории.
Безуспешные попытки найти тело метеорита или, по крайней мере оставленный им взрывной кратер, предпринимавшиеся первым исследователем этого события Л..А.Куликом в течение 1929-39 гг. привлекла широкое научное и общественное внимание к проблеме Тунгусского метеорита. Представление об огромном каменном или железном метеорита, глубоко вошедшем в земную кору, не оправдалось, что стало ясно самому Л .А. Кулику. Для ответа на вопрос - что это было? - нужны были новые формы оценки и объяснения события, хотя ещё в 1932 г. В.И .Вернадским было было высказано предположение, что Тунгусский метеорит был уплотнённым участком облака космической шли.
Толчком к ним послужил фантастический рассказ А .Казанцева /1948/
"Взрыв", где событие объяснялось гибелью внеземного космического корабля. А установление спустя 10 лет экспедицией Комитета по метеоритам воздушного взрыва космического тела с возможной пульверизацией вещества и накопившиеся к этому времени сведения о крупных воздушных ядерных взрывах позволили допустить в качестве механизма разрушения Тунгусского метеорита цепные ядерные процессы/.
Гипотезы природы Тунгусского метеорита после этого стали нарастать как снежный ком / /, вплоть до представлении об аннигиляции антивещества /Ла Пас, / и взаимодействии Земли с "черной дырой" //. Показательно, что наиболее экзотические гипотезы Тунгусского события создавались нередко высококвалифицированными учёными, но не владевшими по разным причинам всем набором Фактических сведений, накопленных кропотливым трудом в течение десятилетий. В конечном счёте отстоялось две группы гипотез, условно называемых ядерная и кометная.
Приверженцы первой рассматривали взрыв Тунгусского метеорита как ядерный, а природу тела оставляли без подробного рассмотрения, допуская возможность проникновения в атмосферу Земли технического сооружения внеземной цивилизации. Эти гипотезы обосновывались в первую очередь на отсутствии явных вещественных остатков Тунгусского метеорита, на огромной мощности взрыва , достаточно точно оцененного по масштабам воспринимаемых как результат светового излучения, вывала леса, на обширности поля ожоговых поражений, и на оценках барических, сейсмических и геомагнитных эффектов, часть которых имела глобальное распространение. Обращалось внимание и на некоторые пока зания очевидцев, особенно тех, которые видели бездымный пролёт Тунгусского метеорита, и тех, кто пережил катастрофу в районе её непосредственного проявления.
Во всех представлениях о ядерном взрыве Тунгусского метеорита не принималось во внимание, что никто, ни в непосредственной близости от области взрыва, ни в удалении от неё, не видел характерного для воздушных ядерных взрывав всплывающего огненного шара. Действительно, 1 марта 1954 года японские рыбаки траулера "Фукуриу-мару",как находившиеся в 160 км от атолла Бикини увидели на западе, где был атолл, "на горизонте поднялось, буквально вынырнуло из океана солнце. Оно было оранжевым, непривычной, неестественной окраски и поднималось так стремительно, словно хотело пробить небосвод... Долго ещё завороженные коряки смотрели на переливающееся и сверкающее разными цветами "солнце". Не прошло и двух часов, как небо стало затягиваться какой-то странной тучей. Небосклон был как бы в тумане. А затем с неба посыпались хлопья" /Стингл, 1978/.
Ничего подобного описанному взрыву атомной бомбы, не считая только грандиозности явления, не наблюдали в районе взрыва Тунгусского метеорита. "В тайге стрельба поднялась. Громко, уши даже заболели. Венер сильный поднялся, а на полнях /на юге- ЮЛ./ большой столб чёрного дыма взметнулся", сообщала Е.П.Дмитриева из фактории Кербо /Суворов, 1976/. Балакшин И.В. наблюдал взрыв из д.Ядановой Катунского района Иркутской области: "В западном направлении ... взметнулось пламя..., а затем показался дым, который поднялся выше пламени и быстро исчез" _ /Коненкин, 1967/. Улькиго, наблюдавший события с юга от устья р.Чамбэ: "Смотрим в ту сторону, где солнце спит /т.е. на север/. В стороне речки Кимчу - дым большой, тайга горит, жар оттуда идёт сильный. Вдруг где-то далеко, далеко, где речка Чунку-кан, в той стороне опять гром сильно стукнул и там поднялся дым!" /Суслов, 1967/. Дмитриева М.В., наблюдавшая событие из устья Кимчу, сообщила; что "звуки и ветер пришли с юго-востока. После этого в том месте небо
стало красным, как бывает красной заря, и эта краснота ушла на запад, где ещё была видна некоторое время, как зарево. В направлении места взрыва не видели никакого столбы огня или дыма, но всё происходило высоко в небе, откуда шли звуки" /Иванова и др., 1967/. Таким образом, очевидцы наблюдали в месте разрушения Тунгусского метеорита пламя, сменившееся столбом дыма, а несколько позже в более высоких слоях атмосферы некую красноту, напоминавшую зарю.
С этой позиции не соответствующие ядерной гипотезе и некоторые другие тактические данные, имеющие отношение к Тунгусскому метеориту, объясняются время появления, характер распространения и некоторые свойства аномальных оптических явлений, наблюдавшихся в Европе: начало их предшествует моменту Тунгусской катастрофы, а в пространстве эти события разделены тысячами километров. Не укладываются в эту ядерную гипотезу и относительно низкие показатели привнесённой и наведённом радиоактивности, которые выявились в районе эпицентра катастрофы /Кириченко, Гричушкина, 1966/. Имеются затруднения в интерпретации образования некоторых особенностей поля ожоговых поражений ветвей и стволов деревьев. Ядерный взрыв, кроме того, не допускал обнаружения каких либо значительных количеств непереплавленного метеоритного материала; даже выявленные на большой площади и локализованные в слое торфа 1908 года микроскопические сферические частички с этих позиций не заслуживали внимания и должны были быть отнесены к флуктуациям выпадения космичес-8Ой материи на Землю безотносительно к Тунгусскому метеориту.
Группа "кометных" гипотез сталкивалась с меньшими противоречиями. Эти построения предполагали, что внедрившееся в атмосферу Земли более или менее плотный сгусток космической материи был окружен облаком космической шли, которое световым давлением Солнца было смещено в направлении к Земле, что плотность тела, особенно в момент взрыва, могла быть очень низкой, но объём его при этом стать очень большим. Ударная волна, повалившая лес на площади, могла быть преимущественно баллистической: всё зависело от скорости перемещения тела в атмосфере. Высвечивание, вызвавшее лучистый ожог ветвей в области эпицентра катастрофы, могло создаваться на фронте баллистической волны Выявление различных форм мелкодисперсного вещества в почвах и торфах района падения удовлетворяли эту гипотезу. Состав тела мог быть различным, но он должен был выявиться при соответствующих визуальных, спектральных, химических, физико-химических анализах почв, торфов, годовых слоев деревьев в районе катастрофы.
В рамках кометной гипотезы наиболее вероятными были следующие построения:
1. предположение о Тунгусском метеорите как о рое /сгустке/космической пыли /Вернадский, 1932/,
2. о глыбе космического льда с включениями частиц космической пыли /Фесенков/ и
3. представление о рыхлом коме космических льдов /Петров/, что удовлетворяет требованию малой плотности вещества метеорита в момент его разрушения. Сумма следов катастрофы, выявленная на междуречье Подкаменной и Нижней Тунгусок, в основном не противоречит ни представлению о сгустке космической пыли или ледяном ядре кометы, ни представлению о снежном космическом коме, за исключением некоторых, слабо разработанных моментов.
Какие же противоречия встречала кометная гипотеза при проверке их фактическим материалом? Во-первых, в эти представления не укладывались визуальные наблюдения Тунгусского метеорита в период его пролёта в атмосфере Земли. Очевидцы единодушно указывают, что летящее по небу тело не имело ни дымного, ни парового хвоста: после его пролёта по небу расходились прозрачные радужные полосы. Само тело интенсивно горело, разбрасывая искры, а в хвостовой его части огненные струи создавали подобие оперения, отчего его сравнивали со снопом!, летящие торцом вперёд, со стрелой с круглым наконечником и огненным оперением и т.д. Во-вторых, рой космической пыли не подтверждался крайне малым количеством оплавленных сферических частиц, которые выявляются в районе катастрофы; их расчётная масса составляет менее 1% от общей массы Тунгусского метеорита. В-третьих, представление о рое, глыбе, коме каменистых или льдистых частиц, составлявших тело Тунгусского метеорита без дополнительных гипотез не позволяло объяснить мощный ожог ветвей и стволов деревьев в районе катастрофы, который достоверно отличался от следов наземного лесного пожара, пробы. Контрольные образцы, отобранные в 60 км от эпицентра на Цветковском торфянике у пос. Ванавара, никаких аномалии в содержании С 14 не показали.
Если мы отбросим сомнения в правильности отбора и анализа образцов торфа из района падения Тунгусского метеорита, то будем вынуждены признать, что в пределах, района имеются пункты осаждения на почву в 1908 г. значительных количеств углерода возрастом более 60 тысяч лет. Эта область ограничена ближайшими окрестностями эпицентра и, возможно, имеет неправильную форму, проявляясь преимущественно на запад, северо-запад и север от эпицентра. Внутренняя структура этой области, несомненно, имеет резкопятнистый характер, т.е. выпадение углеродных соединений происходило крайне неравномерно, отдельными пятнами. Образец KCM-III и образцы серии Ки 1094-1098 отбирались в разных частях одного и того же торфяника. Подобная пятнистость распределения частиц Тунгусского метеорита согласуется с внутренней пятнистой структурой распределения золы в слое торфа 1908 г. / Львов, Васильев и др., с крайне неравномерным поля распределения сферических частиц 1976/, / Васильев и др., /, с пестротой в результатах данных микроэлементного опробования /Галенецкий, / и прочих характеристик распределения вещества.
Сами по себе первоначальные сведения о содержании в торфах района падения больших количеств "мёртвого" радиоуглерода не позволяют ещё утверждать более или менее определённо высокую долю углерода в составе вещества Тунгусского метеорита. Их надо подтвердить дополнительными материалами. Такие материалы имеются. Произведя анализ микроэлементного состава одной из колонок торфа, взятой в 1,5 км к северо-востоку от эпицентра в окрестностях Метеоритной заимки, С.П.Галенецкий / предположил, что если выявившееся соотношение и набор микроэлементов отражают свойства Тунгусского метеорита, то он по составу вещества должен быть близок углистым хондритам.
Существенным подтверждением этому предположению, послужило обнаружение Н.Н.Ковалюхом / /в одной из проб торфа, взятой на торфянике Хой в 4 км к северу от эпицентра, алмазо-углистых сростков класса лонсдейлитов, имеющих, по всей видимости, космическую приводу. Если это так, то мы имеем право предполагать, что в состав Тунгусского метеорита входили как частички гранита, так и органическое вещество иного структурного состояния /Вдовыкин,1970/, как это наблюдается в углистых хондритах и близких к ним по составу вещества ураилитах.
Содержание углерода в ураилитах и углистых хондритах не велико и /Вдовыкин, 1970/ составляет 2-5 % от общей массы метеорита. Однако, можно предполагать, что существует класс небесных тел с более высоким содержанием углерода Об этом свидетельствуют данные Канадской болидной сети /Бронштэн/, согласно которым значительная часть ярких и крупных болидов полностью сгорает в воздухе, не достигая поверхности Земли. Данные радиоуглеродного анализа колонки "Бублик" /Ки 1095-1097/ могут быть объяснены выпадением на поверхность торфяника большого количества космического углерода составляющего примерно половину углерода, содержащегося в растительном волокне и гумусе торфа.
Какие же следствия вытекают из предположений, что значительную часть Тунгусского метеорита составляли углеродистые соединения. Их несколько и основываются они на том положении, что вещество Тунгусского метеорита могло возгораться при сравнительно небольших температурах нагрева при соприкосновении его с кислородом атмосферы и на сравнительной хрупкости тела Тунгусского метеорита. В этом случае высота возгорания Тунгусского болида должна быть сравнительно большой, торможение происходить не только за счёт физического взаимодействия с воздухом атмосферы, но и за счёт множественных мелких взрывов в лобовой части болида
Этот факт позволяет предположить, что в составе тела Тунгусского метеорита содержание углеродных соединений по отношению к минералам и другим было высоко. Так или иначе, но обе группы гипотез в разнообразных их вариантах были одинаково вероятны, дополняли друг друга, .но ни одна из них не объясняла всей совокупности фактов, которые по времени и месту их проявления явно относятся к Тунгусскому метеориту. Трудными для обеих групп гипотез оказываются показания очевидцев о пролёте тела, детали поля ожоговых поражений и многочисленные сведения о составе вещества Тунгусского метеорита, которые обильно стали накапливаться в последние годы при применении современных методов химических и физико-химичеиких анализов. Известным толчком к накоплению сведении о веществе Тунгусского метеорита послужила возможность выявления в отложениях верховых торфов района падения слоя торфа, бывшего в 1908 г. поверхностью моховой дернины и аккумулировавшего осевшее на неё в твёрдой или жидкой форме вещество метеорита/. Львов, /. Среди разнообразных характеристик этого слоя торфа - загрязнённость минеральной фракцией / /, содержание сферических частиц //, материалы спектрального /
/ и минералогического анализов - особый интерес в данным момент представляют результаты изотопных анализов торфа, в частности выявление изотопного состава углерода.
Рассмотрим, что вытекает из предположения, довольно обоснованного, что Тунгусский метеорит по составу был близок к углистым
хондритам. Содержание углерода в углистых хондритах очень высоко / /и составляет более половины /до 95%/ его
массы. Предполагаемая масса Тунгусского метеорита - около 100 000 тонн, т.е. от 50 до 95 тысяч тонн приходилось на долю углерода и было способно при нагревании окисляться в атмосфере Земли и сгорать с образованием СО2. В верхних слоях атмосферы помимо абляции и последующего сгорания срываемых с тела метеорита частиц происходило также сгорание их на поверхности тела метеорита, т.е. абляция дополнялась и сопровождалась горением. Причём, по-видимому, существенного разогревания основной массы вещества, т.е. внутренних частей тела метеорита,не происходило. За счёт плохой теплопроводности углистого вещества. Аблирующие, возгоняющиеся, возгорающиеся частички тела метеорита сгорали полностью. Отсюда отсутствие дымного хвоста при наблюдениях пролёта метеорита. Некоторые из частичек поверхности должны были в виде сгорающих в воздухе частичек отскакивать и отлетать в сторону, другие сгорать уже после пролёта метеорита. Это приводило к
образованию огненного тела в виде снопа или стрелы с перьями в хвостовой части, как это наблюдали многие очевидцы пролёта. Видимо,
этим объясняются и радужные полосы наблюдавшиеся в области траектории пролетевшего тела.
Можно полагать, что по мере сгорания наружных слоёв тела Тунгусского метеорита на его поверхности происходили множественные мелкие
взрывы /микровзрывы/, вызванные неоднородностью его состава и структуры. Абляция усложнялась процессами, связанными с горением, благодаря чему активно поглощался кислород в ближайших окрестностях тела метеорита. Естественно полагать, что даже в период пролёта
метеорита в виде компактного тела на его поверхности создавались многих условия недостатка кислорода и сгорание частиц происходило не некотором расстоянии от поверхности метеорита.
При внедрении в нижние слои атмосферы в результате резкого торможения во всей массе тела возникают резкие динамические перегруз-ки с разогреванием все толщи метеорита, его раскалыванию, взрывоподобному разрушению о пульверизацией основной его массы. Возможно, что некоторые части периферии могли в меньшей степени подвергнуться динамическому разрушению и разогреву и оказаться за пределами возникающего перегретого шара мелкораздробленной массы. Несомненно, что пульверизация была усилена мгновенным разогревом вещества метеорита до температур, значительно превосходящих температуру возгорания угла, но всё же находящихся в температурных границах химических, а не ядерных взрывных процессов.
Как следствие взрыва произошло резкое увеличение размеров раскалённого и раздробленного конгломерата, произошёл разлет частиц,
газосформировался пылевой ком , форма которого изменилась в результате торможения от близкой к шарообразном до уплощенной. Раскаленные частицы внутри кома не могли сгорать вследствие недостатка кислорода в объёме кома и горение их возникало только тогда, когда они оказывались в периферийной части расширяющегося рыхлого тела. На периферии газо-пылевого кома должно было происходить бурное горение yглистыx частиц.
Можно полагать, что отдельные более или менее крупные частицы могли вылетать из области кома как вследствие собственной инерции, так и при частных взрывоподобных разрушениях более крупных частей. Некоторые из них могли оказаться не разогретыми и благополучно пройти периферийную перегретую зону не возгоревшись. В этом случае в направлении по траектории тела ,на её продолжении должна быть зона, где эти относительно крупные и не пережжённые и не переплавленные частички могли осесть на поверхность почвы. Иначе говоря, в направлении продолжения траектории мы должны обнаружить зону углисто-минерального обогащения почвы малоизменённым веществом тунгусского метеорита. В зависимости от прохождения проекции траектории /разные варианты последней/ она может оказаться с запада, северо-запада и севера эпизоны взрыва. Весьма вероятно, что зона обогащения должна быть отделена от эпизоны взрыва полосой, в которой наблюдаются специфические эффекты, отличные от той и другой зон, точнее - полоса должна характеризоваться отсутствием специфических эффектов обеих зон.
Следует допустить, что в некотором области около эпицентра взрыва иди несколько сместившись от него горящий газо-пылевой ком. мог достигнуть своей нижней частью поверхности Земли и в этом месте должна выделяться область, в которой горение газо-пылеугольной смеси происходило не на значительной высоте над поверхностью почвы, а непосредственно в толще биогеоценотической оболочки.
/Содержимое раскалённой печной топки коснулось деревьев, поверхности болот и пр./ Тогда растительность и поверхность почвы должны были испытать в этом месте различные поражающие воздействия в определённой временной последовательности.
1. Лучистый ожог от затормозившегося горящего с поверхности тела начавшего взрываться тела.
2. Совокупное действие баллистической и взрывной волн, произведших вывал леса и образование рощ "телеграфных" стволов в тех местах, где вектор воздушной волны имел только вертикальную составляющую Последующий ожог уже разрушенного волной леса горящей газо-пылевой /угольной/ смесью.
3. Кислородный дефицит и снижение атмосферного давления в области эпицентра взрыва /в пределах соприкосновения газо-угольного кома
с поверхностью Земли/, образование в пределах этой зоны столбов черного дыма и красных отсветов.
4. Центростремительный вихрь воздуха от периферии области ожога к её центру.
6. Местные множественные очажки пожара за пределами зоны кислородного дефицита, образование пожарных подсушин на нижних частях стволов деревьев по периферии обожжённой зоны и направленность этих пожарных подсужин на эпицентр области кислородного дефицита.
7. Не следует исключать наличия солнечного ультрафиолетового ожога, возникающего из-за разрыва озонового слоя атмосферы при прорыве его Тунгусским метеоритом. Следует проработать возможность его обнаружения при различных направлениях траектории и различных углах входа в атмосферу. Область солнечного ожога может совпасть полем взрывных нарушений в районе Тунгусского падения если метеорит летел от Солнца, но , вероятнее всего, она должна оказаться в стороне на значительном удалении от места падения.
процессы внутри горящего газо-пылевого шара в принципе сходны по многим параметрам с процессами топки котла, работающего на угольной пыли, но отличаются в первую очередь кратковременностью всего события /образование газо-угольного взрывающегося шара, достижение им поверхности Земли, образование "черного столба" и вынос значительной части угольного вещества в атмосферу с его частичным сгоранием в высоких слоях атмосферы -"красное марево", ушедшее на запад, как его видели с устья Кимчу/, продолжавшегося от десятков секунд до немногих минут. Причём собственно горение в толще биогеосферы углистых частиц продолжалось от нескольких секунд до минуты. В этот отрезок времени деревья не были иссушены и полностью повреждены, но надломы, сломы, участки лишённые коры и засмолённые загорались с образованием слоя угля на всех изломах ветвей и вершин деревьев как стоящих экземпляров, так поваленных воздушной волной.
Области лучистого и огневого ожога должны различаться по площади и по местоположению. Они не обязательно конгруэнтны, на обязательно совпадение эпицентров площадей разных ожогов, они могут лишь частично совпадать. Следует полагать, что эпицентр огневого ожога будет смещён по оси лучистого ожога в направлении траектории.
Если допустить, что сгусток мелкодисперсного вещества, вызвавшего аномальные оптические явления в атмосфере Центральной и Восточной Европы и Тунгусский метеорит явления одного источника /комета, глыбисто-пылевой сгусток космического вещества/, то следует полагать» что обе порции вещества были пространственно разделены на отрезке орбиты между Землёй и Солнцем. Можно полагать, что солнечный ветер сдвинул в сторону противоположную Солнцу мелкодисперсную часть комы космического сгустка. В этом случае мелкодисперсная фракция могла попасть в верхние слои атмосферы ранее внедрения в атмосферу Тунгусского метеорита и могла в пределах атмосферы обладать некоторой короткой траекторией, т.е. некоторое время следовать по своей траектории пока не произошло торможение частиц в атмосфере. При этом некоторая протяжённость облака вдоль траекторной оси должна была дать резко выраженный широтный вектор траектории, определяющийся вращением земли. Оптические явления на юге области их распространения и на севере её должны быть качественно различными. Это различие связано с постепенным проникновением космических частиц в нижние слои атмосферы. По имеющимся материалам есть возможность выявить районы наиболее интенсивного проявления того или иного аномального оптического явления.
Внедрение мелкодисперсного вещества в атмосферу продолжалось несколько часов - чуть меньше, чем количество часовых поясов от Енисея до Бордо, т.е. 5-6 часов или меньше. В противном случае была бы циркумполярная полоса, а не отрезок её по дуге нескольких часовых поясов. Длительность эффекта аномальных оптических явлений и ограниченность района их распространения может быть объяснена только кратковременным однократным внедрение; и более длительной диффузией и оседанием в атмосфере в области внедрения