Падение челябинского метеорита: что о небесном теле узнали ученые

Метеориты падают на Землю с завидной регулярностью: с 1860 по 2018 год зафиксировано 938 случаев. Взорвавшийся 15 февраля 2013 года в атмосфере над Южным Уралом "пришелец" оказался самым заметным после Тунгусского метеорита. 

Размер челябинского астероида до падения составлял около 19,8 метра, а масса – от 7 тысяч до 13 тысяч тонн. Мощность взрыва, произошедшего в момент входа метеорита в плотные слои атмосферы над Челябинской областью, по оценкам NASA колебалась от 300 до 500 килотонн, что примерно в двадцать раз превосходит мощность атомной бомбы, сброшенной на Хиросиму.

Об уникальном космическом объекте и о некоторых подробностях его "биографии" – в материале РЕН ТВ.

Как падал челябинский метеорит

15 февраля 2013 года тысячетонный болид со сверхзвуковой скоростью подлетел к нашей планете. От трения в слоях атмосферы он раскалился до нескольких тысяч градусов и приобрел вид горящего шара, а его скорость стала равной 19 километров в секунду. Космический объект летел и плавился в атмосфере 32 секунды, после чего на высоте 23 километра распался на части над территорией Челябинской области.

Очевидцы падения видели летящий яркий шар с длинным дымящимся следом, как от реактивного самолета. Кроме этого, челябинский метеорит оказался "звучащим": свидетели слышали электрофонные звуки – так называют странные потрескивания, которые иногда слышны во время полета болида. Такие звуки не могут исходить от самого космического тела, ученые считают, что их провоцируют электромагнитные поля, возникающие при полете болида.

Рыбаки с озера Чебаркуль увидели момент падения крупных осколков метеорита, один из которых упал в воду. Через несколько минут прогремели звуки ударной волны, похожие на взрывы. Площадь поражения ударной волной составила 6,5 тысяч квадратных километров.

До земли долетело всего 4–6 тонн метеоритного вещества, что составляет 0,03–0,05% от исходной массы, при этом 76% вещества испарилось, а остальное превратилось в пыль.

Взрыв болида привел к появлению гигантского пылевого кольца в верхних слоях атмосферы, которое опоясало все северное полушарие нашей планеты и оставалось в стратосфере по меньшей мере три месяца после этого события.

Последствия падения челябинского метеорита

Уникальным падение метеорита, получившего название "Челябинск", сделало место и время. Это первый в истории случай, когда крупный космический объект упал в густонаселенной местности и нанес такой серьезный ущерб.

В Челябинске взрывной волной были выбиты окна, двери, удар пришелся на системы вентиляции зданий, рухнула часть стены постройки на территории цинкового завода. Были повреждены более семи тысяч зданий. 

ЧП обошлось без человеческих жертв, но пострадали более 1,6 тысяч человек – главным образом, из-за порезов стеклами выбитых окон; 112 человек были госпитализированы.

Ученые обследовали около 50 населенных пунктов в окрестностях Челябинска, чтобы определить масштаб повреждений. На карте деревни и города, где ударной волной были выбиты стекла, легли характерной "бабочкой", крылья которой были развернуты перпендикулярно траектории полета болида. 

Примерно такую же "бабочку" на карте вывала леса почти сто лет назад нашли исследователи Тунгусского события.

Экономический ущерб от падения метеорита в Челябинской области превысил 1,2 миллиарда рублей.

Откуда прилетел челябинский метеорит?

На этот вопрос ученые ответили почти сразу: из главного пояса астероидов Солнечной системы, области между орбитами Марса и Юпитера, где проходят траектории множества малых тел. Орбиты некоторых из них, в частности, астероидов группы Аполлона или Атона, вытянуты и могут пересекать земную орбиту.

Благодаря тому, что полет челябинского болида был зафиксирован на множестве видеозаписей и фотоснимков, в том числе спутниковых, астрономы могли довольно точно восстановить его траекторию, а затем попытаться продолжить эту линию назад, за атмосферу, чтобы построить орбиту этого тела.

Попытки восстановить траекторию челябинского тела до столкновения с Землей предпринимали разные группы астрономов. Их расчеты показали, что большая полуось орбиты челябинского астероида составляла около 1,76 астрономической единицы (средний радиус земной орбиты), перигелий (точка орбиты, ближайшая к Солнцу) находился на расстоянии 0,74 единицы, афелий (самая удаленная точка) – на 2,6 единицы.

Фрагменты челябинского метеорита

Ученые оперативно собрали фрагменты небесного тела. Самый большой кусок метеорита весом 654 килограмма был поднят осенью 2013 года из озера Чебаркуль с глубины 20 метров. При взвешивании он раскололся, фрагмент массой 540 килограммов был передан в Государственный исторический музей Южного Урала. Позже его вес начал уменьшаться из-за испарения воды, которая попала в него во время нахождения в озере.

Еще один осколок болида стал экспонатом Национального музея естественной истории Франции.

Из чего состоял челябинский метеорит

Исследование метеоритного вещества показало, что челябинский астероид относился к числу обыкновенных хондритов (наиболее распространенная подгруппа каменных метеоритов) типа LL5, его возраст составляет около 4,45 миллиарда лет, примерно в момент рождения он испытал мощное столкновение с другим объектом. 

Химический анализ показал, что в метеорите остались следы органических соединений, содержащих серу и кислород. После вспышки болида жители Челябинской области в течение целого дня чувствовали запах серы или запах гари, который появился через час после взрыва.

Опрошенные учеными свидетели события говорили, что в момент основной вспышки свечение было много ярче солнечного и что им было больно смотреть на болид. Около 25 человек из 1,1 тысячи опрошенных сообщили, что получили ожоги, 315 чувствовали жар, а 415 — тепло от излучения болида.

Научные открытия вокруг челябинского метеорита

Обломки метеорита очень удачно упали на заснеженную землю: именно снег помог сохранить пыль на поверхности крупнейшего болида XXI века нетронутой (метеоритная пыль образуется на поверхности метеорита, когда он подвергается воздействию высоких температур и сильного давления при входе в атмосферу планеты).  В этой пыли ученые обнаружили микрокристаллы необычной формы. 

Заинтересовавшись их строением, группа специалистов под руководством Сергея Таскаева и Владимира Ховайло из Челябинского государственного университета решила изучить кристаллы с помощью сканирующей электронной микроскопии. Так ученые обнаружили, что кристаллы имеют очень интересное строение: они представляют собой закрытые, квазисферические оболочки и шестигранные стержни.

Дальнейший анализ показал, что кристаллы из атомов углерода на самом деле представляют собой структуры из графита экзотической формы.

Ученые исследовали морфологию и смоделировали процесс образования этих кристаллов. И предположили, что такие кристаллы могли вырасти на лету в раскаленном облаке суперболида. 

Другой ученый – сотрудник NASA Николай Горькавый – при изучении пыли впервые в мире обнаружил, что некоторые пылинки связаны друг с другом минеральными нитями. Это значит, вещество метеорита плавилось в атмосфере Земли неравномерно и вытягивалось воздушными потоками, подобно превращению брызг вулканической лавы в "Волосы Пеле" – нитевидной формы лавы в виде волокон из вулканического стекловолокна. 

За открытие и исследование пылевого пояса челябинского метеорита Николай Горькавый и его научная группа получили престижную премию имени Роберта Годдарда.

Последнее исследование челябинского метеорита

Челябинский метеорит трижды врезался в своих космических собратьев. Об этом в феврале 2022 года сообщил ТАСС со ссылкой на специалистов Кембриджского университета.

Ученые исследовали несколько фрагментов метеорита, определили его точный возраст и нашли внутри признаки трех столкновений с другими астероидами. В последний раз столкновение произошло около 50 миллионов лет назад, оно и сформировало "облик" 20-метрового небесного гостя, влетевшего в атмосферу Земли 15 февраля 2013 года. Результаты исследования опубликовал научный журнал Communications Earth & Environment.

Ранее планетологи уже обнаруживали в фрагментах челябинского метеорита следы двух возможных столкновений астероида – примерно 4,5 миллиарда и 500 миллионов лет назад. Но их сроки определяли приблизительно, с большой погрешностью. 

Ученые высказали предположение, что эти столкновения должны были привести к изменению внутренней структуры обломков челябинского метеорита, появлению спрессованных и частично разрушенных зерен разных минералов.

Геологи сделали срезы образцов фрагментов южноуральского болида и обнаружили плотные слои минералов. С помощью методов изотопного анализа, сопоставив доли разных изотопов свинца и урана в этих зернах и соседних с ними породах, довольно точно определили их возраст.

Исследование показало, что внутри фрагментов челябинского метеорита имеется три скопления деформированных зерен минералов, образовавшихся в ходе столкновения его "прадедушки" с другими астероидами в самые разные периоды его космических странствий. 

По расчетам ученых, эти катаклизмы случились примерно 4,45–4,75 миллиарда, 450–500 миллионов и менее 50 миллионов лет назад. Согласно данным анализа структуры поврежденных зерен минералов, первый удар был самым мощным, а два последующих более слабыми.

По мнению геологов, последнее столкновение произошло около 50 миллионов лет назад и стало тем космическим катаклизмом, который привел к частичному разрушению прародителя челябинского болида и сформировал то небесное тело, которое взорвалось 10 лет назад в небе над Южным Уралом. Эти данные, надеются ученые, помогут уточнить историю формирования и эволюции орбиты космического гостя.

Интересные факты о челябинском метеорите

• Общий вес собранных на территории Южного Урала после происшествия обломков небесного тела составил более 1300 килограммов. Таким образом, был побит рекорд хондритового метеорита "Княгиня" весом 500 килограммов (Украина, 1866 год), который хранится в Венском музее естественной истории, а также метеорита "Paragould" весом 408 килограммов (США, штат Арканзас, 1930 год).
• Событие, подобное падению метеорита "Челябинск", происходит примерно раз в столетие. Но челябинское уникально тем, что впервые в истории человечества падение космического тела запечатлели сотни фотокамер и видеорегистраторов. Спустя 72 часа после падения метеорита были доступны более 400 видеороликов, собравших более 100 миллионов просмотров в мировых сетях за самое короткое время. Кроме этого, это событие удерживает рекорд по количеству просмотров за один день – 73,3 миллиона.
• Статья о челябинском метеорите в журнале Science стала одной из самых цитируемых публикаций по астрофизике в мире, а по числу ссылок (230) обогнала статьи на эту тему в издании Nature. Авторами публикации стали старший научный сотрудник Института динамики геосфер Ольга Попова вместе с Александром Дудоровом, Александром Майером и Сергеем Хайбрахмановым.
• Челябинский метеорит не раз выступил в роли "кинозвезды". Так, его полет, зафиксированный видеорегистраторами, можно увидеть в фильме "Грань будущего" с Томом Крузом. Голос за кадром утверждает, что Земля подверглась массивной метеоритной бомбардировке из космоса, после чего на планету стали высаживаться пришельцы. Также видео с челябинским метеоритом, снятые очевидцами, были использованы для демонстрации конца света в фильме "Война миров Z" с Брэдом Питтом. Кадры падения болида появляются и в начальных титрах американского фантастического сериала "Пикник на обочине".