Г.С. Быбин
Красноярск
Многие считают, что причиной Тунгусской катастрофы стала обычная комета, но не меньше и тех, кто обвиняет в этом астероид; есть и приверженцы трагедийно-романтической версии о потерпевшем бедствие космическом корабле инопланетян...
Что касается альтернативы: была ли это обычная комета или астероид, то здесь имеются два взаимоисключающих обстоятельства.
Известно, что Тунгусский метеорит “подкрался” к Земле незамеченным. Но если это была обычная комета, то она обязательно обнаружила бы себя за 3-5 суток до катастрофы по типичным для кометы признакам, которые начинают проявляться на расстоянии 2-х а.е. от Солнца.
Значит Тунгусский метеорит не являлся обычной кометой.
В тоже время другое обстоятельство исключает его и из категории астероидов.
Динамика падения сколько-нибудь значительных по массе метеоритов астероидного происхождения достаточно изучена. Последствия их разрушительного воздействия в виде взрывных и ударных кратеров вызываются высвобождением кинетической энергии в момент удара о “твердь” Земли.
Ничего подобного Тунгусский метеорит не натворил. Его колоссальный взрыв, имевший, глобальные последствия, произошел в атмосфере.
Этот признаваемый всеми факт наводит на мысль о том, что Тунгусский метеорит изначально обладал внутренним потенциалом химической энергии , высвободившейся при изменении внешних условий.
Анализ последствий падения Тунгусского метеорита дает основание полагать, что 90 лет тому назад, 30 июня 1908 года, земную орбиту не успела пересечь не просто обычная комета, а комета “высохшая”.
Чтобы определится с этим понятием, необходимо уточнить из чего состоят кометы вообще.
Бытует утверждение, что ядра комет это конгломерат тугоплавких каменистых частиц, водяного льда и замороженных газов, в основном метана, аммиака и углекислоты. Однако такое утверждение не совсем верно в части водяного льда и замороженных газов. Названные газы, и в особенности метан, это газы - гидратообразователи. Молекулы воды под их воздействием выстраивают при минусовых температурах кристаллические решетки значительно больших размеров, чем у обычного водяного льда. При этом гидратообразующие газы не замораживаются, а вмораживаются в полости кристаллических решеток и упаковываются так, что из одного объема газогидрата получается 150 и более объемов газа. Таким образом комета - это ледяная глыба газогидрата, в которую вморожены разновеликие каменистые частицы.
В результате нагрева кометы при каждом прохождении в близи Солнца на поверхности ее тела происходит процесс сублимации, т.е. переход льда газогидрата из кристаллического состояния в газообразное непосредственно. Истечение газа уносит с собой мелкие каменистые частицы (пыль), а вытаявшие при этом более крупные камешки остаются на поверхности, где образуют каменистый слой, который достигнув значительной толщины, защищает находящееся под ним ледяное тело от дальнейшего интенсивного испарения. К тому же каменистый слой раз за разом под воздействием солнечной радиации спекается, обретая сплошную прочность.
Комета перестает оставлять за собой след в виде роя (потока) метеорных частиц и становится не наблюдаемой. В таком качестве она внешне не отличается от астероида. Поэтому и получила определение “высохшая”.
“Высыханию” подвержены практически все короткопериодические кометы с небольшими перигелийными расстояниями. Следовательно “высохшая” комета генетически связана с тем или иным метеорным роем (потоком).
Прецедент такому явлению есть.
Открытый в 1983 году астероид № 3200 оказался “высохшей” кометой - родительницей известного метеорного роя Геменид.
Если Тунгусский метеорит “высохшая“ комета, то она не могла раньше не “ наследить” метеорным веществом на своей орбите.
Для “Тунгусского метеорита “ наиболее подходящим “следом “ является метеорный поток Дневных Ариетид, не имеющий родительской кометы. Он привлекателен тем, что, во-первых, дата появления Тунгусского метеорита вписывается в период его активности (с 29 мая по 19 июля), во-вторых, он, в отличие от других, приближается к Солнцу на очень близкое расстояние (13,5 млн.км.), а это главное условие для превращения кометы в “высохшую”.
В качестве “высохшей” кометы Тунгусский метеорит не мог быть заблаговременно обнаружен оптическими средствами наблюдения той поры. Отсюда и неожиданность его появления, и связанные с этим загадки и проблемы.
В отличие от поведения в атмосфере цельнотвердых метеороидов, поведение Тунгусского метеорита и здесь оказалось неожиданным, непредсказуемым, удивительным, загадочным...
Однако сейчас, если вникнуть в механизм проявления физико-химических свойств внутреннего содержимого под каменистой броней “высохшей“ кометы при ее прогревании, то все эти эпитеты несколько поблекнут.
Как утверждают современники события, по небу летел не просто яркий, а ослепительно яркий шар (болид) , оставляя за собой мощный пылевой след, после чего в течении 3-х суток наблюдалось необычайно яркое свечение неба в сумерки.
Думается, что такую картину “нарисовали” проявившиеся свойства метана, находящегося в составе газогидрата.
Как только камни на поверхности кометы прогрелись до температуры 650 – 7500 С, диффундировавший через поры каменистого слоя метан стал воспламеняться. Сгорание его в неподвижном относительно тела кометы тонком воздушном пограничном слое было неполным, что привело к образованию сажи, обладающей высокой отражательной способностью света и тепла. Кроме того, комета в процессе “высыхания” накопила и принесла в себе достаточное количество сажи, которая образовывалась под ее каменистым слоем в результате термического разложения метана без доступа воздуха каждый раз при прохождении в близи Солнца.
Отсюда и ослепительная яркость болида и мощный пылевой след. Рассеявшись затем в атмосфере, сажа стала причиной аномально ярких сумерек над территорией Западной Сибири и Европы. Этот эффект был усилен еще и тем, что на высоте 70-100 км. в области серебристых облаков истекавшие из кометы газы спровоцировали образование огромного количества похожих на снег белесых кристалликов газогидратного льда.
В качестве доказательства указанных свойств сажи уместно будет сказать, что в технике для ускоренного нагрева мартеновских и других печей специально повышают концентрацию метановой сажи в пламени, так как его тепловое и световое излучение обусловлено именно ее присутствием.
Разновеликие каменистые частицы были вморожены в лед газогидрата беспорядочно ( где гуще, где реже), следовательно образовавшийся из них каменистый слой имел локальные участки с меньшей толщиной и прочностью.
Естественно, такие участки прогревались быстрее и сильнее. Давление газа под ними возрастало, причем катастрофически, взрывоподобно, поскольку, как указывалось, из одного объема газогидрата образуется 150 и более объемов газа.
И тогда с поверхности “высохшей” кометы стали выстреливаться каменистые пробки, а из оставленных ими отверстий, как из сопел реактивных двигателей, - истекать с большой скоростью газы, унося с собой картечь из каменистых частиц, пыль и сажу.
Если до последнего времени считалось, что Тунгусский метеорит как будто не оставил после себя доказательств своей видовой принадлежности, то теперь ситуация, пожалуй, изменилась.
Полевые исследования, проводимые группой энтузиастов во главе с Ю.Лавбиным , увенчались обнаружением таких доказательств. Они подтверждают кометную природу Тунгусского метеорита и дают основание отнести его к “высохшей” комете. Найденные массивные фрагменты, состоящие из сцементированных между собой каменистых частиц - ни что иное, как пробки выбитые из каменистого слоя кометы, о чем свидетельствуют оплавления поверхности с одной стороны и их отсутствие с другой, очевидно, обращенной к ледяному телу кометы.
Ясно, что пробки, покидая комету, имели свои траектории полета. Поэтому небезоснотельными оказались свидетельства о нескольких одновременно двигавшихся объектах.
Произошло однако и более грандиозное явление.
На карте космической съемки, выполненной по заказу Государственного центра природы, обозначились два изумительных следа, прочертивших тайгу в междуречье Ангары и Подкаменной Тунгуски. Они со всем прочим, интересны еще и тем, что свидетельствуют о как бы разумном маневрировании оставивших их объектов. Но давайте разберемся...
Сейчас можно только гадать, какую фигуру (форму) имела “высохшая” комета, тем не менее, случилось, видимо, так, что создаваемые ею аэродинамические эффекты, усугубленные взрывными процессами на ее поверхности, привели к распаду тела на два объекта.
Если указанные следы - результаты их поведения, то остается только признать, что эти объекты, обладая собственным количеством движения, подверглись еще и воздействию реактивных сил истекающего газа из образовавшихся в каменистой броне отверстий.
Один след (левый) прямой в виде сплошного вывала леса по ходу ведет к месту взрыва Тунгусского метеорита, но не доходя до него прерывается. Другой - вначале прямой с правым уклоном вдруг плавно загибается влево как бы на перерез левому следу. Дуговой след обозначен дискретными вывалами леса и продолговатыми озерцами.
Похоже, что у объекта, оставившего этот след, вектор наибольшего действия реактивных сил определился с правой стороны, причем так, что траектория полета стала эволюционировать влево.
В то же время возрастающее давление газа вышибало с его поверхности все более массивные пробки и те, что выстреливались непосредственно вниз, создавали в болотистой местности вмятины (“шкрабы”), которые впоследствии заполнились водой. Дискретное, взрывное, высвобождение газа через определенные промежутки времени имело своим последствием вывалы леса на локальных участках по проекции траектории.
Судьба этого объекта неизвестна.
Судя по характеру левого следа, у оставившего его объекта вектор наибольшего действия реактивных сил был направлен вверх, поэтому истекавшие вниз струи газа оставили непрерывный вывал леса по проекции его траектории.
Но почему след этот прервался до места взрыва?
Скорее всего потому, что под действием реактивной подъемной силы высота полета объекта увеличилась и, следовательно, воздействие струй газа на поверхность Земли ослабло и прекратилось вовсе, а за это время каменистый слой, под которым создавалось давление, полностью разрушился. Совершив такой маневр, объект пошел на посадку в качестве Тунгусского метеорита.
У комет единственный враг - тепло. Поэтому разогревшись в земной атмосфере, ” высохшая” комета собирательно проявила все симптомы, свойственные ее “высыхающим” сестрам в космосе.
В 1846 году раздвоилась комета Биэлы. Дискретное струйное истечение газа наблюдается у кометы Маркоса 1957 У. Снимок этой кометы представляет уникальную возможность сделать хотя бы качественную оценку скорости истечения газа. Она огромна. Об этом свидетельствует сравнение длины струи одного выброса и расстояния, проходимого кометой со скоростью более 50 км/сек., до начала следующего выброса. Копьевидная струя украшает комету Аренда - Роллана 1957 III, причем истекает она в направлении движения кометы. А вот комета Икея 1963 I совсем похожа на реактивный двигатель с четырьмя соплами - очевидно отверстиями от выбитых пробок (см. рисунки). Под действием реактивных сил истекающего газа такие кометы то отклоняются от первоначальных орбит, то возвращаются на них вновь, то теряются вовсе.
Так что Тунгусский метеорит не мог вести себя как то по - другому.
Слабые следы оплавлений поверхности найденных фрагментов кометы, а также малая (до 1 м.) глубина их залегания в грунте дают основание говорить о небольшой скорости кометы при вхождении в атмосферу Земли, может быть порядка до 8 км/сек. А это значит, что комета догоняла Землю.
Если Тунгусский метеорит - “высохшая” комета - родительница метеорного потока Дневных Ариетид, то ее небольшую скорость вхождения можно объяснить одним допустимым предположением: комета, летевшая от Солнца в прямом движении с видимой скоростью 39 км/сек., и Земля подошли к точке пересечения своих орбит так, что Земля опередила комету на величину чуть больше своего диаметра и захватила ее с вечерней стороны (см. схему).
Комета Маркоса 1957 V
Комета Аренда – Роланда 1957 III.
Комета Икея 1963 I.
Схема орбит
Захват произошел 7 июня 1908 года над Тихим океаном в день наибольшей активности метеорного потока Дневных Ариетид.
11 суток и 6 часов комета удалялась от Земли, но так, что они постоянно находились в одной перпендикулярной к эклиптике плоскости, проходящей через центр Солнца. В течении последующих 11 суток и 6 часов Солнце поворачивало комету на себя, а Земля вытягивала ее из - под плоскости эклиптики на пересечение со своей орбитой. Однако скорость кометы в сфере тяготения Земли оказалась недостаточной для благополучного пересечения земной орбиты теперь уже с утренней стороны. Таким образом избыток скорости кометы израсходовался на борьбу с захватом, которая продолжалась 22 суток и 12 часов.
Несомненно, что после прохождения нового афелия, комета, приближаясь к Земле, увеличивала в течение 5 суток яркость ночного неба.
У поверхности Земли комета летела с юго-запада на северо-восток. Это направление определяется и эллипсом разброса кометного вещества, протяженность которого по предварительным оценкам составляет около 900 км. Этим направлением объясняется и такая отмеченная особенность, как аномальное свечение неба около полуночи 30 июня 1908 года в таких южных городах, как Ташкент и Ставрополь. Раздвоение кометы в земной атмосфере уже на излете не могло существенно изменить траекторию Тунгусского метеорита.
Известно, что остановка метеороида (болида) в области задержки распознается по возникновению перед ним черного облачка.
Этот признак относительно Тунгусского метеорита задокументирован со слов очевидцев, как говорится по “горячим следам” , в иркутской газете “Сибирь” через две недели после события.
В области задержки “высохшая” комета продолжала выстреливать каменистые пробки. Порождаемые этим звуковые эффекты воспринимались как пушечная пальба и сильный стук от падения больших камней. Исторгаемые из кометы с истекающими газами сажа и пыль перестали отбрасываться встречным потоком воздуха и поэтому очевидцам показалось, что “... блестящее тело как бы расплылось, на месте же его образовался громадный клуб черного дыма...”.
Лед газогидрата, освободившись от каменистой брони, свалился на болото, где, естественно, раздробился, увеличив тем самым поверхность и скорость сублимации.
Метан, пока его концентрация в воздухе не превышала 5-6%, горел почти бесцветным пламенем, выделяя большое количество тепла (50,08 Мдж/кг). Однако он не мог гореть как костер на всей площади льда.
Причиной тому были выделявшиеся одновременно с ним углекислый газ, не поддерживающий горения, и аммиак - едкий удушливый газ. Фронт горения метана проходил узкой полосой по периметру площади, занятой льдом газогидрата, потому что с тыла горение блокировалось углекислым газом и аммиаком.
По мере увеличения объема газа фронт горения метана быстро удалялся во все стороны от первоначального. Встречавшиеся на пути деревья подвергались воздействию высокой температуры и характерным ожогам стволов, поскольку языки пламени поднимались достаточно высоко. При этом круговой ожог стволов исключался, так как пламя, обойдя дерево, быстро удалялось. Таким образом деревья на большой площади получили как бы одинаковую степень ожога, чего не могло произойти при “точечном” взрыве в атмосфере на высоте от 2-х до 9-ти километров. Не исключается вероятность и того, что деревья подверглись еще и химическому ожогу под воздействием высокой концентрации аммиака.
О том, что деревья получили ожоги до взрыва, свидетельствуют уцелевшие деревья. Они уцелели потому, что оказались в той “точке”, в которую со всех сторон были направлены равновеликие силы взрыва. А это значит, что ожог их стволов должен быть круговым. Он же у них - односторонний, а все деревья с подобными ожогами повалены.
Метан взрывается при концентрации в воздухе от 5-6% до 14-16% . Граница взрывчатости аммиака лежит в пределах 15,5-28%. Как более легкие газы, они, поднимаясь вверх , образовали столб взрывчатой смеси.
Так в атмосфере произошел вертикальный взрыв, в основании которого лежало болото.
Взрывов должно было быть и было несколько, во всяком случае, не менее двух. После первого взрыва в процессе сублимации уцелевшего газогидратного льда была подготовлена новая порция взрывчатой смеси нужной концентрации и т.д. до полного истощения метана и аммиака.
Взрывной кратер в данном случае образоваться не мог по следующим причинам.
1. Взрывчатая смесь до взрыва с большой скоростью поднималась вертикально вверх. Следовательно, вектор наибольшего действия взрыва, начавшегося от земной поверхности, был направлен в сторону наименьшего сопротивления, что ослабило действие реактивной силы на подстилающую поверхность.
2. В связи с большой площадью подстилающей поверхности в основании столба взрывчатой смеси, удельное давление реактивной силы на единицу площади не могло быть разрушительным.
3. В основании вертикального взрыва находился гидравлический амортизатор, каковой являло собой болото. Поэтому всякие деформации поверхности после взрыва вернулись в первобытное состояние.
Вертикальный взрыв с началом от поверхности Земли представлял собой гигантский электрический проводник, устремленный в небо на высоту в несколько километров. Двигавшийся в его объеме ионизованный газ ударного происхождения и пересекавший магнитные силовые линии магнитного поля Земли индуцировал достаточно мощное магнитное возмущение.
Помимо скоротечных явлений Тунгусский метеорит оставил после себя в области взрыва факторы длящегося действия. Это аммиак - простейшее химическое соединение водорода с азотом и углекислота.
В процессе сублимации газогидрата углекислота и часть аммиака растворились в болотной воде и в высоких концентрациях диффундировали в таежную почву. А так как аммиак - эффективное азотосодержащее удобрение, то именно с ним можно связать ускоренный прирост деревьев в области взрыва. В тоже время производные аммиака: нитрозометилмочевина, аналоги азотистых оснований нуклеиновых кислот и др. являются сильными мутагенами, т.е. веществами, вызывающими стойкие наследственные изменения, выражающиеся в виде генных мутаций и хромосомных перестроек у растений и животных. Производные углекислоты - альдегиды также являются мутагенами.
Эти факторы, однажды введенные в круговорот, породили там такое явление как мутагенез - длящееся воздействие на все новые поколения животных и растений (треххвойность сосны, альбинизм, пестристость окраса белки, белые отметины у соболя...)
Можно ли сейчас косвенным путем обнаружить в области взрыва относительный избыток аммиака, если, конечно, это не было сделано ранее?
Такая возможность есть.
Если у животных, потреблявших аммиак с пищей, его утилизация в организме происходит слабо (он большей частью выводятся из организма в виде мочевины), то у растений такого обмена нет. Потребляя аммиак, они расщепляют его и утилизируют азот, который возвращается в почву только вместе с самими растениями. Несложный сравнительный химический анализ с определением количественного соотношения азота в образцах деревьев, выросших на месте взрыва и на значительном удалении от него, мог бы дать ответы на многие вопросы.
Только комплексный подход к установлению всех причинно-следственных связей между уже известными и новыми фактами позволит дать ответ на вопрос: что это было?
Литература:
1. П.Б. Бабаджанов. Метеоры и их наблюдение. М. Наука 1987 г. Стр. 92 - 117
2. В.П. Царев. Газовый лед, или неисчерпаемый источник топлива. Международный ежегодник 1989 г. № 22. Гипотезы. Прогнозы. Будущее науки. М. Знание стр. 212- 224.
3. В.П. Царев. Разрушители озона. Международный ежегодник. 1990 г. № 23 стр. 49 - 50.
4. И.Т. Зоткин Проблема Тунгусской катастрофы. Астрономический календарь на 1990 г. М. Наука стр. 247 - 259.
5. БСЭ М. Советская энциклопедия 1970 г. ст. ст. Аммиак. Метан. Углекислый газ. Сажа. Кометы. Метеоры. Метеориты. Тунгусский метеорит. Мутагены. Мутагенез. Мутации.