НАУКА И ЖИЗНЬ
На днях на заседании президиума Академии наук СССР обсуждались предварительные результаты исследований, проведенных в 1961 году комплексной научной экспедицией в районе падения Тунгусского метеорита. Доклад по этому вопросу сделал академик В. Г. Фесенков.
Ниже публикуется статья академика В. Г. Фесенкова, посвященная проблеме Тунгусского метеорита.
Ранним утром 30 июня 1908 года в 0 часов 17 минут мирового временя в Центральной Сибири, в районе Вановары, произошло падение огромного космического тела. В виде огненного шара (болида) оно пролетело в атмосфере на глазах многочисленных очевидцев на протяжении сотен километров и произвело радиальный вывал тайги на площади около 6.000 квадратных километров.
Направление его движения известно лишь приблизительно, но время падения определено с большой точностью, так как произведенные им взрывные воздушные волны обошли весь земной шар и были зарегистрированы на многих обсерваториях мира. Кроме того, Иркутская обсерватория, ближайшая к месту взрыва, зарегистрировала небольшое землетрясение и нарушение магнитного поля Земли.
Энергия взрыва по этим явлениям определена следующей: по сейсмическим колебаниям—примерно 1021 —1023 эрг; по воздушным волнам—4.1023 эрг; по поваленному лесу в центральном районе катастрофы — около 2.1023 эрг (5 миллиардов киловатт-часов). Все это — значения, в общем довольно согласующиеся. Иными словами, это была энергия, равная одновременному взрыву примерно десятка мегатонных бомб.
СВЕТОВЫЕ ЗАГАДКИ
С тунгусской катастрофой связано, кроме того, распыленное вещество троякого рода, которое проявилось различным образом.
Прежде всего нужно отметить явление весьма повышенной светимости ночного неба. Оно наблюдалось как раз в ночь, последовавшую за падением метеорита, и именно в стороне, противоположной Солнцу, считая от района падения, и вплоть до географической долготы, составляющей 180 градусов с долготой Солнца. Южная граница распространения рассеивающей свет пылевой материи соответствовала высоте ее задержки в земной атмосфере, равной примерно 600 километров, что совершенно несвойственно обычной метеорной материи. Явление было настолько необычно, что уже в первой половине июля 1908 года астроном Эрнест Эсклангон, будущий директор Парижской обсерватории, сделал об этом сообщение на заседании Парижской академии, наук.
Границы распространения области повышенной яркости ночного неба были установлены окончательно путем детальной анкеты, которую провел Комитет по метеоритам в различных странах мира. На основании полученных данных можно утверждать, что до падения Тунгусского метеорита, например, в ночь с 29 на 30 июня свечение неба было еще совершенно нормальным. Лишь после падения непрерывный спектр неба резко усилился. Это свидетельствует о том, что в верхние атмосферные слои проникли облака тонкой пыли, ориентированной в сторону, противоположную Солнцу. Самое наличие западной границы области повышенной яркости свечения, составляющей, как указано, по долготе 180 градусов с Солнцем, показывает, что это пылевое вещество поступило извне, но ни в коем случае не из низших атмосферных слоев.
Согласно нашим оценкам, основанным на изучении явления глубоких сумерек, так называемая оптическая толща, этого рассеивающего облака космической пыли должна была составить не свыше одной миллионной доли (то есть это облако могло ухудшить проходимость света лишь на одну миллионную долю). Таким образом, это вещество, конечно, никак не могло изменить оптические условия дневного неба, связанные со сравнительно низкими слоями воздуха.
Уже одно это явление, несомненно, связанное с падением Тунгусского метеорита, дает основание считать, что на самом деле это был не метеорит. Наиболее вероятно, что тогда произошло столкновение кометы с Землей. Ведь кометой мы называем всякое малое космическое тело в солнечной системе, независимо от его природы, имеющее пылевой или газовый придаток — хвост, ориентированный, как правило, в сторону, противоположную Солнцу. Судя по всем данным, этими признаками именно и отличался Тунгусский метеорит.
С тунгусской катастрофой связано и другое явление, на которое сначала никто не обратил внимания. Только в 1949 году нами в Комитете по метеоритам было обнаружено путем обработки соответствующих документальных данных, что вскоре после падения Тунгусского метеорита, в июле — августе 1908 года, произошло заметное помутнение земной атмосферы, не зависящее от длины световой волны, т. е. производимое сравнительно грубыми частицами. Интересно, что никаких аномалий в интенсивности сумерек или свечения ночного неба при этом не проявлялось вовсе. Это свидетельствует о том, что соответствующая материя не поднималась в высокие атмосферные слои, а была не выше примерно 30 километров.
Если сделать явно завышенное предположение, что подобное вещество в момент наибольшего ослабления света было равномерно распределено по всему северному полушарию, то его общая масса оказывается равной примерно миллиону тонн. Это вещество можно приписать продуктам разрушения головы кометы при пролете ее через земную атмосферу.
ПОСЛАНЦЫ КОСМОСА
Вещество третьего рода, также непосредственно связанное с ядром кометы и распылившееся под действием ударной волны в районе падения, было обнаружено в пробах почвы, которые начал собирать еще Л. А. Кулик во время его экспедиций 1927 и 1929 годов. Кулик не нашел никаких крупных осколков метеоритов, но в пробах почвы, собранных в донных илах Южного болота, обнаружил под микроскопом редкие шарики вместе с округлыми зернами силикатов, по его мнению, явно космического, происхождения. Это сообщение, по представлению академика В. И. Вернадского, было напечатано в 1939 году в докладах Академии наук СССР (т. 22, № 9).
В 1957 году старший научный сотрудник А. А. Явнель в аналогичных образцах почвы, собранных Куликом и до сих пор хранящихся в Комитете по метеоритам, обнаружил также магнетитовые шарики и железо-никелевые частицы. Состав их был исследован спектроскопически, причем их космическое происхождение подтвердилось. Подобные же шарики были обнаружены в образцах почвы, собранных другими экспедициями Комитета по метеоритам в 1958—1960 годах и особенно последней комплексной экспедицией 1961 года под руководством К. П. Флоренского. В последнем случае старший научный сотрудник Института геохимии имени академика Вернадского П. Н. Палей обнаружил в образцах около 10 процентов никеля, что опять-таки указывает на их космическое происхождение в отличие от аналогичных шариков чисто индустриальной природы.
Иногда высказывается сомнение, действительно ли найденное вещество относится к тунгусской катастрофе, а не характеризует общий космический фон. Но, во-первых, в других местностях вовсе не наблюдается подобной концентрации космических частиц. Так, например, экспедиция Академии наук Казахской ССР на ледники Туюк-Су (Заилийский Алатау), организованная для сбора возможной космической материи, принадлежащей к подобному общему фону, не обнаружила ничего подобного — никаких магнетитовых или силикатных шариков.
Во-вторых, собранные в районе Вановары микроскопические шарики в некоторой пропорции оказываются двойными, состоящими из двух шариков различной природы — магнетитового и силикатного, частично входящих один в другой. Проблема образования подобных двойных шариков требует еще детальной дискуссии. Интересно рассмотреть, в частности, условия в голове кометы, при которых могли получиться такие сложные образования, принимая во внимание, что силикатное и магнетитовое вещество отвердевает при различных температурах. Их наличие характеризует чрезвычайно быстрые процессы нагревания и охлаждения, связанные со взрывными явлениями, которые должны были иметь место в ядре кометы. Во всяком случае, то, что они обнаружены в районе Вановары, служит прямым доказательством непосредственной связи их с тунгусской загадкой. Подобные, а следовательно, и все другие одновременно собираемые шарики никак не могут быть результатом медленного и редкого выпадения отдельных частиц общего космического фона.
Вообще же обнаружение этих мелких шариков не представляет собой чего-либо неожиданного. Подобные шарики были найдены в большом количестве Е. Л. Криновым в 1947 году при исследовании почвы в кратерах Сихотэ-Алинекого метеорита, а также и на оплавленных осколках этого метеорита, что непосредственно указывает на механизм их образования. Интересно, однако, то, что в районе Вановары, несмотря на многолетние тщательные поиски и даже раскопки, предпринятые еще Куликом, до сих пор не найдено никаких не только крупных метеоритных масс, но даже небольших метеоритных осколков. По-видимому, подобных метеоритных масс в месте падения Тунгусского метеорита действительно не существует. Этого и нужно ожидать, если исходить из представления о кометной природе происшествия.
Действительно, обычные метеориты, представляющие собой осколки астероидов, не имеют по своей природе ничего общего с кометами. Природа кометных ядер до сих пор еще не ясна, и в этом отношении высказываются различные мнения. Однако метеорные рои, даже наиболее обильные, получающиеся при распаде кометных ядер, никогда не сопровождаются выпадением метеоритов или явлением ярких болидов. Это показывает, что в кометных ядрах трудно ожидать каких-либо значительных масс по крайней мере из тугоплавких, длительно сохраняющихся элементов. Изучение вещества тунгусского падения представляет поэтому исключительный интерес для выяснения природы комет вообще.
ИТОГИ ПОСЛЕДНЕЙ ЭКСПЕДИЦИИ
Как уже говорилось, в 1961 году в районе падения Тунгусского метеорита работала комплексная экспедиция под руководством К. П. Флоренского при участии около 80 человек — представителей различных областей науки.
Экспедиция работала усиленно в течение четырех месяцев в самых разнообразных направлениях. Она определяла в каждом пункте вывалы леса, делала измерения степени сопротивляемости деревьев ударной волне, искала следы воздействия тунгусской катастрофы на рельеф местности, вела поиски распыленного вещества в почве, в болотах, в деревьях, изучала характер взрывных явлений, определяла высоту взрыва, изучала даже ожоги деревьев и ускорение роста древесных колец после 1908 года. Во время работ на местности точно определялись направления поваленных деревьев путем более или менее уверенного отбора лишь тех, которые действительно упали в 1908 году во время катастрофы.
На публикуемой карте каждая стрелка показывает весовое среднее для группы деревьев на данном ограниченном участке, для которых направления измерялись при помощи соответствующих приборов.
Однако и эти новые данные, представляющие окончательную картину явления вывала леса, никак не могут быть представлены лишь одним точечным взрывом на известной высоте над почвой. Предварительное рассмотрение этого материала показывает, что взрывные волны исходили из достаточно протяженной области, как будто искривленной в виде дуги длиною около трех километров. Эти данные помогут в результате дальнейшей обработки выяснить расположение и размеры ударной волны, огибающей голову метеорита к моменту его полного заторможения в атмосфере и затем происшедшего взрыва.
Общая картина, обнаруженная в месте взрыва, вполне согласуется с кометной природой Тунгусского метеорита. Обычный метеорит должен был бы пробить всю атмосферу и при достаточной массе произвести кратеры и воронки вследствие прямого падения на почву. Воздушные волны в этом случае совершенно незначительны. Комета, наоборот, при больших размерах ядра, представляющего скопление множества небольших частиц, встречает огромное воздушное сопротивление, производит мощную ударную волну, но не может достичь земной поверхности и нарушить рельеф.
Для оценки общего энергетического баланса в момент взрыва нужно предварительно, знать начальную кинетическую энергию метеорита и, следовательно, его орбиту в солнечной системе. Наиболее вероятно принять направление геоцентрической скорости метеорита согласно опросам директора Иркутской обсерватории А. В. Вознесенского в том же 1908 году — это с юга на север, притом скорее с юго-востока на северо-запад. Очень сильным подтверждением подобного направления является то, что в г. Киренске, расположенном на юго-восток от Вановары, движение метеорита представлялось очевидцам как раз по вертикальной линии.
В Комитете по метеоритам были вычислены элементы орбиты Тунгусского метеорита в различных предположениях относительно его гелиоцентрической скорости при встрече с Землей и при разных направлениях его движения над горизонтом. Скорость встречи с Землей колебалась при этом примерно от 35 до 60 километров в секунду в зависимости от принятого варианта. При массе, принимаемой минимум в миллион тонн, это дает кинетическую энергию по крайней мере в 2.1025 эргов. Укажем, что во всех случаях истинный радиант приходится сравнительно на небольшом угловом расстоянии от Солнца, т. е. приходится на дневную сторону неба. Отсюда следует, что эта Тунгусская комета не могла быть замечена еще до ее приближения к Земле.
В связи с этим отметим, что хотя ежегодно открывается около десятка слабых комет, но, по всей вероятности, еще большее их количество остается незамеченным, так как часто условия видимости этих тел бывают неблагоприятными.
Кроме того, нужно иметь в виду, что в случае кометной природы Тунгусского метеорита он должен был обладать еще некоторым количеством химической энергии, так как составляющие его ядро неполные углеводородные соединения должны были бурно реагировать с кислородом при большом давлении и температуре в образовавшейся ударной волне.
Детальные расчеты должны будут определить, какая доля из общего огромного начального запаса кинетической энергии послужила для образования взрывной ударной волны и сколько вещества кометного ядра успело войти в химические соединения с выделением соответствующей энергии. Во всяком случае примерные расчеты показывают, что из первоначального запаса энергии кометного ядра только ничтожная доля достаточна для объяснения происшедшей взрывной волны.
Для полного объяснения этого уникального явления необходима совместная работа специалистов различного профиля над уже собранным материалом. Кроме того, желательно проведение дальнейшего сбора мелкодисперсного вещества на достаточно больших расстояниях от места взрыва.
Академик В. ФЕСЕНКОВ.