С середины 1960‑х годов наблюдением малых тел Солнечной системы начала успешно заниматься группа советских астрономов Крымской астрофизической обсерватории (поселок Научный) под руководством Николая Степановича Черных. За 20 лет, с 1966 по 1986 годы, этой группой в общей сложности было открыто свыше 1280 астероидов. Об их серьезной работе я обязательно расскажу в отдельной главе. К началу 1980‑х годов международный каталог астероидов содержал уже без малого, 10 тысяч объектов, а впереди астрономов ждала новая научно-техническая революция, сравнимая с началом применения фотографии в астрономии во второй половине XIX века.
Снимок, на котором был открыт Хирон
В конце 1970‑х – начале 1980‑х годов ученые и инженеры представили новый тип фотоприемников, на этот раз не аналоговых, а цифровых. В качестве фоточувствительного элемента они использовали фотоэлектрический прибор с зарядовой связью – сенсор, способный «сосчитать» число фотонов, которые попали на него за время экспонирования. В результате ученые получали цифровой снимок с большим динамическим диапазоном, пригодный для обработки и анализа с помощью электронно-вычислительных средств, которые в то время также бурно развивались.
Астрономы-наблюдатели, в том числе Том Герелс, сразу поняли, какие преимущества сулит применение подобных фотоприемных устройств. Больше не нужно было проявлять снимки: они были готовы для работы сразу после завершения экспозиции, а компьютерные программы позволяли быстро и с высочайшей, невиданной ранее точностью измерять пространственное положение объектов – проводить астрометрические измерения. Осенью 1983 года Герелс запустил свою уже вторую по счету поисковую программу – Spacewatch («Космический дозор»), но уже на других принципах поиска, которые менялись впервые более чем за сто лет. Основной целью нового обзора было, однако, не обнаружение всех астероидов – ставка делалась на поиск потенциально опасных для нашей планеты объектов. Как раз в это время ученые начали понимать, что проблема астероидно-кометной опасности действительно существует, хотя на 1 января 1980 года в каталоге числился всего 51 околоземный астероид. Но об этой действительно важной и актуальной теме мы поговорим с вами в отдельной главе.
9 января 1992 года обзором Spacewatch был открыт первый с 1977 года далекий астероид, который в начале XX века, наряду с (944) Идальго (по некоторым вариантам классификации), (2060) Хироном и несколькими десятками новых объектов, отнесли к отдельной группе – кентаврам. 30 августа того же года американские астрономы Дэвид Джуитт и Джейн Луу открыли первый, если не считать Плутон, объект транснептунового пояса – (15760) Albion (Альбион) [37], что привело к резкому росту интереса к поиску подобных объектов и, как следствие, их массовому обнаружению.
В 1996–1998 годах в США начала работу федеральная программа по поиску и обнаружению потенциально опасных для Земли астероидов и комет. Это решение, которое ученые пытались «пробить» на протяжении более десяти лет, стало прямым следствием как новых научных работ, проливающих свет на проблему астероидно-кометной опасности, так и прямых наблюдений. 11 мая 1983 года в 4,5 миллионах километров от Земли пролетела комета C/1983 H1 (IRAS-Araki-Alcock), открытая лишь двумя неделями ранее. Диаметр ее ядра оценивается в 9,2 километра, а примерное энерговыделение при столкновении с Землей было бы сопоставимо с глобальной планетарной катастрофой, произошедшей на нашей планете 66 миллионов лет назад. 31 марта 1989 года американские астрономы Генри Хольт и Норман Томас открыли новый околоземной астероид 1989 FC, позже названный (4581) Asclepius (Асклепий) [38]. Как выяснилось несколькими днями позже, этот 300‑метровый астероид незамеченным пролетел мимо Земли всего в 684 тысячах километрах еще за девять дней до его обнаружения. Примерное энерговыделение подобного столкновения могло превысить 600 мегатонн, то есть в 12 раз больше самой мощной из испытанных человечеством водородных бомб. В середине июля 1994 года астрономы наблюдали, как открытая годом ранее комета Шумейкеров – Леви 9 столкнулась с Юпитером. Осколки ее ядра входили в атмосферу газового гиганта на протяжении нескольких суток, а энерговыделение от столкновения с самым крупным фрагментом диаметром порядка двух километров превысило 6 млн мегатонн, что более чем в 750 раз превышает весь ядерный потенциал, накопленный на нашей планете.
В течение следующих лет для задачи обнаружения объектов, сближающихся с Землей, были модернизированы старые и построены свыше десятка новых телескопов, каждую наблюдательную ночь занимающихся лишь одной задачей – поиском и обнаружением сближающихся с Землей астероидов и комет. И хотя основной интерес астрономов вызывали именно околоземные объекты, попутно они неминуемо обнаруживали в десятки раз больше «обычных» астероидов Главного пояса, как его стали называть после открытия еще одного пояса каменных и ледяных тел за орбитой Нептуна.
В начале 2000‑х годов счет новых объектов шел на сотни тысяч, к 2011 году каталог содержал уже 540 тысяч объектов, а осенью 2020 года число каталогизированных астероидов перевалило за миллион! На ноябрь 2024 года общее число известных астероидов составляет 1,4 миллиона, из них более 37 тысяч – околоземные объекты. За 200 лет человечество прошло длинный путь – от открытия новой планеты на орбите, предсказанной правилом Тициуса – Боде, до каталогизации густонаселенного Главного пояса астероидов, содержащего, как мы сейчас предполагаем, до 1,7 миллиона астероидов диаметром свыше километра. При этом оценка общей массы современного астероидного пояса невелика – всего от 3,1 × 1021 до 3,6 × 1021 килограмм, что примерно составляет 4 % от массы Луны или 0,06 % от массы Земли. При этом масса одной лишь Цереры [39] равна трети массы всех объектов Главного пояса астероидов. Современные средства обнаружения позволяют нам уверенно открывать астероиды Главного пояса до километрового размера. Для более мелких объектов хорошо заметен эффект наблюдательной селекции: число обнаружений подобных объектов резко падает, что, конечно же, говорит не о том, что их физически становится меньше (это было бы нелогично), а о том, что мы пока технически не можем их обнаруживать.
В 2025 году в Чили должен заработать 8,4‑метровый обзорный инструмент нового поколения – телескоп имени Симони (ранее LSST) обсерватории имени Веры Рубин [40], который, помимо прочего, даст нам новые статистические данные и о популяции астероидов Главного пояса размером менее километра в диаметре. Предполагается, что за десять лет работы этот телескоп откроет свыше 5 млн новых астероидов Главного пояса, более 100 тысяч астероидов, сближающихся с Землей, более 280 тысяч троянских астероидов [41] Юпитера и свыше 40 тысяч объектов транснептунового пояса, что, безусловно, как выведет человечество на новый уровень понимания задачи планетарной защиты, так и в целом даст нам новые знания о формировании и эволюции Солнечной системы. Ждать осталось совсем недолго!
Глава 3Астероиды. Откуда взялись и какими бывают?
Теперь вы знаете долгую историю открытия первых астероидов, которые образовали новый мир загадочных тел между орбитами Марса и Юпитера. Астероидам повезло: они были открыты перед настоящей революцией в астрономии – изобретением фотографии и спектроскопии. В отличие от тысячелетней истории познания сути комет, вековая история астероидов кажется нам возгоревшейся научной искрой. Представьте себе: на поверхность первого околоземного астероида, открытого в 1898 году, человечество осуществило мягкую посадку космического аппарата спустя всего 103 года! И это при том, что кометы более полутора тысяч лет считались «сигнальными кострами богов» и не признавались космическими объектами, равными планетам. По сути, история настоящего изучения этих двух связанных между собой видов малых тел Солнечной системы началась почти одновременно. В этой главе я расскажу вам о еще более масштабной истории формирования этих тел – о том, с чего все началось и к чему пришло. Что из себя представляют астероиды с физико-химической точки зрения? Где они были сформированы и где оказались в нашу эпоху? Мы отправимся с вами на 4,5 миллиарда лет назад, туда, где в темноте газопылевого облака, еще до рождения Солнца, уже было то вещество, из которого впоследствии и образовались главные герои этой книги. Время назад!
В пустом космическом пространстве царило черное безмолвие, поблескивающее огоньками далеких, возможно, давно погибших звезд. Так оно выглядело бы для наблюдателя, если бы он очутился там, где через миллиарды лет будет бушевать неистовое Солнце, испепеляющее своим жаром падающие на него хрупкие кометы. На самом деле вокруг нашего наблюдателя было бы очень много газа и немного пыли, выброшенных в бескрайний космос давно погибшими звездами, но вещество это было бы столь разреженным, что в объеме нашей планеты его помещалось бы всего несколько килограммов. Да, сейчас бы мы сказали, что это вакуум. Тем поразительней тот факт, что из этого «ничего» появилась вся наша планетная система, от Солнца до невообразимо далеких астероидов транснептунового пояса и ледяных тел облака Оорта.
Если бы вещество этой туманности подсвечивалось близкой звездой, то далекие астрономы неизвестных нам миров в свои мощные телескопы смогли бы рассмотреть интересные процессы, происходящие в глубоком космосе, там, где только начинала зарождаться новая планетная система. Это облако не было статичным: оно медленно клубилось под действием звездных ветров, веющих в космическом пространстве, и мощного магнитного поля, которым уже обладала наша исполинская «пустота». Газ струился, в нем образовывались неоднородности – сгустки материи. Как только эти уплотнения набирали определенную массу, в дело вступала ее величество гравитация. Это был переломный момент: дороги назад уже не было. «Узелки» газа становились массивней, а значит, росла и сила их гравитации. Более крупные сгустки «пожирали» более мелкие и становились еще сильнее. В итоге остался лишь один – тот, что станет Солнцем.