Когда метеор взорвался над Тихим океаном 8 января 2014 года, его огненный шар выпустил многочисленные расплавленные капли, которые упали на дно океана. Мы знаем это благодаря тому, что команда исследователей проекта "Галилео" собрала некоторые из этих сферул во время экспедиции к месту падения метеора 14–28 июня 2023 года. Сейчас наши ученые проанализировали извлеченную пробу из 850 сферул в лаборатории профессора Стейна Джейкобсена в Гарвардском университете и выявили новый класс дифференцированного элементного состава, BeLaU, ранее не описанный для материалов Солнечной системы. Наши результаты были недавно опубликованы в двух новых статьях, здесь и здесь.
Представьте себя на открытой палубе корабля, который случайно находился прямо под огненным шаром этого метеора в 2014 году. Учитывая дождливую погоду в этом месте, вы, возможно, имели с собой зонтик, как и я во время нашей экспедиции. В этом случае вашим инстинктом было бы защитить свое тело, открыв зонтик над головой и надеясь на защиту от дождя из расплавленных капель метеора. Единственная проблема в том, что тонкая пленка зонта мгновенно была бы пробита железными каплями, не обеспечив никакой защиты. Эта мысль пришла мне в голову, когда я вчера читал важную статью на первой странице печатного издания New York Times о инициативе защитить климат Земли от повышения температур с помощью солнцезащитного экрана.
В настоящее время Фонд планетарного солнцезащитного экрана предлагает противостоять изменению климата на Земле, блокируя солнечный свет с помощью гигантского солнцезащитного экрана. Идея солнечного щита восходит к 1989 году, когда Джеймс Эрли опубликовал статью, предлагающую "космический солнечный щит для компенсации парникового эффекта", расположенный в точке Лагранжа L1 между Землей и Солнцем, на расстоянии 1,5 миллиона километров от Земли, или примерно в четыре раза больше расстояния между Землей и Луной, где гравитационные силы Земли и Солнца уравновешиваются. В 2006 году астроном Роджер Энджел предложил выпустить триллионы очень легких космических аппаратов и использовать прозрачную пленку толщиной в микрометр в сочетании с технологией управления, которая предотвратила бы уход устройств с орбиты. Тонкость предлагаемой структуры минимизировала бы её общую массу и сделала бы инженерную задачу по транспортировке материалов выполнимой.
Для того чтобы предотвратить повышение средней температуры мира более чем на 1,5 градуса Цельсия (2,7 градуса по Фаренгейту) по сравнению с нынешними показателями, физик доктор Йорам Розен из Техниона в Израиле недавно предложил солнцезащитный экран, состоящий из множества солнечных парусов с общей площадью около миллиона квадратных миль.
Возведение любой из этих "мегаструктур" в космосе будет очень дорогостоящим и потребует крупного международного сотрудничества за счет перераспределения средств с военных бюджетов на мирные цели. Учитывая текущие политические потрясения, включая риск глобальной войны на Ближнем Востоке, этот план может показаться таким же мечтательным, как слова Джона Леннона: "Представьте себе, что все люди живут в мире… И мир будет единым."
Но мы должны помнить, что политические невозможности могут стать реальностью в моменты отчаяния, особенно когда над всей Землей нависает катастрофа.
Тем не менее, в отличие от политики, законы физики не подлежат обсуждению. Как физик, я беспокоюсь о том, что солнцезащитный экран будет пробит микрометеороидами и пылью. Внезапное разрушение экрана от удара твердого объекта может вызвать глобальную катастрофу в мире, который рассчитывает на защиту тонкого зонта.
На основе наземных данных, объекты размером с сантиметр ударяют Землю каждые 15 секунд. Учитывая, что общая двусторонняя площадь солнцезащитного экрана составит около одного процента от площади Земли, это предполагает, что объекты размером с сантиметр будут ударять по экрану каждые 25 минут на скоростях в десятки километров в секунду — в десять раз быстрее пуль из ружья, создавая дыры, которые больше их собственного размера, в любом разумном слое материала. За год будет создано 20 000 дыр, расположенных друг от друга на расстоянии около 10 километров. Через тысячу лет экран будет пробит, напоминая дуршлаг с отверстиями сантиметрового размера, расположенными друг от друга на расстоянии 300 метров.
Удары более мелких частиц встречаются чаще. Частицы меньше 0,05 миллиметра будут ударять по каждому квадратному сантиметру раз в 30 лет. Частицы меньше нескольких микрометров будут ударять по квадратному сантиметру каждую неделю. Если, как предложил Роджер Энджел, солнцезащитный экран будет изготовлен из пленки толщиной в микрометр, удары пылинок и микрометеороидов пробьют всю поверхность в течение миллиона лет. Если тонкую мегаструктуру поместить ближе к Земле, космический мусор от разрушенных спутников и ракет повредит её быстрее.
Эти ожидания были подтверждены незапланированным "детектором частиц" с площадью около 40 квадратных метров и ценой в 10 миллиардов долларов, который NASA разместило в точке Лагранжа L2 в декабре 2021 года. В течение первого года после запуска этого беспрецедентного "детектора микрометеороидов", также известного как космический телескоп имени Джеймса Уэбба, инженеры зафиксировали более 20 ударов микрометеороидов в телескоп, большинство из которых были незначительными, но один размером до 0,1 миллиметра вызвал вмятину на зеркале. После этого NASA скорректировало операции телескопа Уэбба, чтобы уменьшить частоту ударов микрометеороидов.
Угроза от столкновений должна быть учтена при строительстве любой инфраструктуры в космосе, включая поверхности Луны и Марса. Не птицеподобные динозавры были бы первыми, кто посоветовал бы нам опасаться столкновений с метеорами, если бы хоть один из них выжил. Но, к сожалению, все они были уничтожены с поверхности Земли камнем размером с остров Манхэттен. Обсерватория PanSTARRS на Гавайях и обсерватория Веры Рубин в Чили были построены для того, чтобы предупреждать нас о околоземных объектах больше футбольного поля. Но гораздо сложнее защитить тонкую пленку в космосе от ударов пылевых частиц. Будущее человечества не должно зависеть от защиты тонкой пленки.
Если вам нравится читать статьи на нашем канале и вы хотите помочь в его развитии, вы можете поддержать канал донатом: