Астероидно-кометная опасность: вчера, сегодня, завтра - Борис Шустов

Как было показано в главе 7, первоначальная орбита тела, найденная по наблюдениям в течение короткого промежутка времени, является весьма ненадежной. Фактически с выполненными наблюдениями оказывается совместим целый пучок орбит. Прогноз движения в такой ситуации сопряжен с большими ошибками. При этом расчеты, выполняемые на основе некоторого подмножества начальных данных, совместимых с наблюдениями, могут указывать на столкновение тела с Землей в не столь отдаленный момент времени, в то время как при других начальных данных в окрестности этого момента времени будет иметь место только более или менее тесное сближение тела с Землей. По мере уточнения орбиты область неопределенности прогноза сужается. Иногда обнаружение в архивных материалах одного или нескольких наблюдений астероида, выполненных за несколько лет до его текущего сближения с Землей, в состоянии драматически повлиять на точность. В других ситуациях исключить опасный прогноз удается в результате продолжения слежения за телом и привлечения дополнительных наблюдений, выполненных на более длительном интервале времени, или же в результате более рафинированного анализа движения в будущем. Такие ситуации неоднократно имели место в прошлом, например при публикации прогнозов движения таких объектов, как 1997XF 11, 1999AN10, 2000SG344, 2004MN4 (http://web.mit.edu/rpb/wgneo/).

Учитывая негативный опыт публикации ряда сообщений о возможных столкновениях Земли с конкретными астероидами в течение ближайших десятилетий, которые очень скоро пришлось дезавуировать, Международный астрономический союз (МАС) разработал специальный порядок публикации сообщений о столкновениях Земли с космическими объектами (http://web.mit.edu/rpb/wgneo/TechComm.html). Он касается тех случаев, когда открытие нового тела и теоретические исследования его движения приводят к заключению о том, что вероятность его столкновения с Землей в определенный момент будущего равна или превышает вероятность столкновения с Землей тел той же самой или большей энергии за время, остающееся до столкновения (т. е. если вероятность столкновения превышает так называемый фоновый риск, то по Палермской технической шкале такие события получают оценку ноль или выше, а по Туринской шкале угроза со стороны подобного тела будет оценена как 1 или более (см. ниже)).

МАС рекомендует исследователям воздерживаться на добровольной основе от публикации в любой форме сообщений о предстоящих столкновениях Земли с космическими телами, представляющими указанную выше степень угрозы, до тех пор, пока их результаты не будут конфиденциально рассмотрены специально созданной группой экспертов и официальными лицами МАС. Эксперты обязаны, вообще говоря, в трехдневный срок, представить свои заключения автору исследования и официальным лицам МАС относительно правильности выполненных расчетов. В случае подтверждения результатов автору рекомендуется публиковать их со ссылкой на экспертное заключение МАС. В случае несогласия конфиденциальное заключение экспертов дает возможность автору пересмотреть или исправить результаты своей работы.

Поскольку столкновения Земли с крупными космическими телами достаточно редки, обычным результатом развития событий является опровержение первоначально выполненного прогноза о ненулевой вероятности столкновения Земли с астероидом или кометой. Это не означает, что при его подготовке была допущена ошибка или что его не следовало публиковать. Обычно первоначальный прогноз адекватен тем наблюдениям, которые имеются в наличии на ранней стадии исследования. Как уже отмечалось, подобные прогнозы выполняют свою роль в науке, и сокрытие их результатов противоречит этике научного исследования. Тем не менее, приходится считаться с тем, что публикация информации о возможных столкновениях Земли с астероидами и кометами сопряжена с определенным риском ее искажения средствами массовой информации и неправильного восприятия этой информации в целом широкими слоями населения. В результате обсуждения этой проблемы была осознана необходимость разработки некоторой достаточно простой шкалы, которая позволяла бы формализовать оценку угрозы Земле со стороны того или иного космического тела.

Такая шкала представляется совершенно необходимой при общении с непрофессиональной аудиторией и для использования в средствах массовой информации, так как результат оценки угрозы в баллах наиболее доходчив, наименее подвержен искажениям и сразу ставит возможные преувеличения в заранее очерченные рамки. Обсуждение проблемы было продолжено на Рабочем совещании в Турине в июне 1999 г., на котором Р. Бинзел представил доклад по рассматриваемой проблеме. В результате обсуждения совещание приняло к использованию шкалу, которая получила название Туринской шкалы для оценки угрозы столкновений Земли с космическими телами [Binzel, 2000]. Впоследствии шкала была одобрена МАС.

Туринская шкала (см. рис. 9.8 на вклейке) построена по типу шкалы Рихтера для оценки силы землетрясений или шкалы Бофорта для оценки силы ветра. Угроза со стороны любого тела оценивается по Туринской шкале целыми числами от 0 до 10, где ноль означает отсутствие какой-либо угрозы, а 10 соответствует несомненной глобальной катастрофе. Оценка (категоризация) угрозы по Туринской шкале обязательно должна сопровождаться указанием момента соответствующего сближения космического тела с Землей (шкала разработана для оценки событий в пределах ХХI в.).

В основу построения шкалы положен учет двух основных факторов, определяющих оценку угрозы: вероятности столкновения и его кинетической энергии. Кинетическая энергия столкновения, выраженная в мегатоннах тротилового эквивалента, меняется в пределах от 1 до 108 Мт. Нижний предел соответствует телам диаметром около 20 м. Как правило, меньшие по размеру тела полностью разрушаются в атмосфере и не представляют угрозы для обитателей Земли. Поэтому все события с меньшей энергией получают по Туринской шкале оценку 0. Верхний предел определяется величиной энергии, приведшей к массовому вымиранию видов живых существ на рубеже мезозойской и кайнозойской эр в истории Земли («гибель динозавров»).

По горизонтальной оси отложены вероятности столкновения в пределах от 10-8 до 1. События, имеющие вероятность, меньшую чем 10-8, также рассматриваются как не представляющие реальной угрозы вне зависимости от сопутствующей им энергии и потому получают по Туринской шкале оценку 0.

Перед разработчиками Туринской шкалы стояла задача подразделить все пространство возможных событий на 11 областей (с номерами от 0 до 10) таким образом, чтобы переход от одной области к другой передавал ощущение нарастания угрозы, начиная от отсутствия таковой и заканчивая угрозой несомненной глобальной катастрофы. Эта задача не имеет однозначного решения. В окончательном варианте шкалы это сделано, как показано на рис. 9.8. При этом можно отметить следующие особенности найденного решения.

1. Прямая линия, проведенная параллельно наклонным сторонам области 1 через ее нижний правый угол, примерно соответствует ежегодной частоте падения на Землю тел с заданной энергией. Так, падения тел диаметром 100 м (E = 100 Мт) случаются 1 раз в 103–104 лет, а катастрофы с выделением энергии в 108 Мт — 1 раз в 107–108 лет. Таким образом, категория 1 Туринской шкалы присваивается событиям (сближение с телом заданного размера (энергии) с определенной вероятностью столкновения), от которых исходит угроза, не сильно отличающаяся от угрозы, создаваемой естественным фоном потенциально опасных тел примерно того же размера (энергии).

2. Область, лежащая ниже и левее области 1, соответствует событиям, представляющим существенно меньшую угрозу, чем ее создает естественный фон космических тел. Такие события относятся к категории 0 Туринской шкалы.

3. Угроза со стороны того или иного события нарастает при переходе от одной области к другой, лежащей выше (с большей энергией) или правее (с большей вероятностью). Верхний правый угол занимает, как и следует ожидать, область несомненных (вероятность больше 99 %) глобальных катастроф. Нарастание угрозы подчеркивается поэтапной сменой окраски областей, начиная с белой и заканчивая красной.

4. Горизонтальные линии раздела между областями соответствуют пограничным значениям кинетической энергии, вызывающим локальные, региональные или глобальные катастрофы. Вертикальные линии раздела отделяют события, имеющие вероятность 1 % и 99 %.

Таким образом, угроза любого предстоящего тесного сближения астероида или кометы с Землей может быть охарактеризована указанием даты сближения и присвоением ему категории по Туринской шкале. Категория угрозы вычисляется на основе кинетической энергии тела относительно Земли и вероятности столкновения. Если в силу неопределенности известных значений энергии и/или вероятности столкновения соответствующая точка на рис. 9.8 может принадлежать либо одной, либо другой области, сближение может получить категорию типа «1 или 2» или «возможно, 8» и т. д.