Сегодня Вашему вниманию представляется новая статья Виталия Дмитриевича Азарова из Санкт-Петербурга, в которой он описывает вероятный сценарий трансформации космического тела в атмосфере Земли и инициированные столкновением первые постударные процессы, которые могли привести к образованию вечной мерзлоты и осаждению импактного слоя «black mat».
Азаров В.Д.
Предполагаемый сценарий кометной бомбардировки Земли
Данная работа является продолжением статьи «Полет астероида в атмосфере Земли», где произведена попытка объяснить последствия импактного события в Атлантике движением космического тела с двойным входом в атмосферу планеты (Рис. 1). Такой нырок или сквозное пробитие воздушной оболочки привело к тому, что первоначально единое тело распалось на рой обломков, которые покрыли поверхность планеты многочисленными кратерами.
Механизм разрушения крупного тела проходящего сквозь плотную атмосферу предполагает два главных вида деструктивных сил. Первая - резкое торможение и вследствие этого сдавливание, расплющивание объекта о воздушную преграду, вторая- отшелушивание частиц от общей массы вследствие действия на него набегающего потока. Чем выше плотность тормозящегося вещества, тем меньше деформация и сдувание поверхностного слоя. При малых плотностях объект будет вести себя как жидкость, даже если он состоит из отдельных частиц слабо скрепленных друг с другом. Такая россыпь, как пузырек, проходящий сквозь воду, обжимается обтекающим потоком, перемещающим частицы с фронтальной поверхности на тыльную, находящуюся в аэродинамической тени и запуская тем самым гидродинамическое перемешивание общей массы.
Так как размеры кратеров Каролина бэйс на восточном побережье США предполагают размеры падающих тел в десятки метров, скорее всего, плотность первоначального объекта была не высокой и при воздействии сил торможения он не мог сохранить свою целостность. Траектория входа тела в атмосферу была очень пологой, она шла по касательной к поверхности планеты, поэтому силы сопротивления воздуха возрастали очень медленно, ускорения торможения были самыми мягкими для метеоритов. Возможно, это было даже не единое тело, а конгломерат из сцементированных менее прочным материалом частей с внутренними полостями между ними. Космический объект с подобным внутренним строением мог образоваться при столкновении двух тел в космическом пространстве при не очень высоких скоростях сближения. Его первоначально единая масса могла быть разбита сетью трещин, возможно даже сцементированных образовавшимся при ударе расплавом. Однако, прочность такого тела была уже гораздо меньше, чем у первоначально монолитного, и под действием тормозящих сил оно полностью развалилось на отдельные осколки и представляло собой уже группу обломков, летящих параллельными курсами. Этот рой в атмосфере удерживался силами сопротивления обтекающего потока и при выходе из атмосферы разошелся.
Как пример подобного разрушения можно привести Сихотэ-Алинский метеорит, упавший в 1947 году на территории Приморского края СССР. Этот метеорит рассыпался в воздухе и выпал метеоритным дождем на площади около 35 квадратных километров (Рис. 2). Общая масса осколков, собранных экспедициями Академии наук - более 31 тонны, всего же масса найденных фрагментов оценивается в 60-100 тонн, а первоначальная масса предполагается в 230 тонн.
Для Сихотэ-Алинского метеорита справедливым будет определение, что из всего выпавшего объема небесного тела, на сегодняшний момент, человечество может подержать в руках около трети от его первоначального объёма. Это довольно ощутимый результат и богатая почва для дальнейших исследований, но при этом надо учесть, что этот метеорит был железный. А в случае с телом, вызвавшим Всемирный потоп дела обстоят гораздо скромнее. В распоряжении ученых имеются очень мелкие частицы, отложившиеся в виде гранул преобразованного жаром вещества, застывших каменных капель, шлакоподобных частиц, стекол и тому подобного. Крупные осколки пока не найдены, хотя кратеров на восточном побережье США имеется предостаточно.
А по бо́льшей части, мелкие импактные частицы от этого столкновения находят в тонком слое «black mat» («чёрное покрывало» или YDB слой), проявления которого зафиксированы на значительной территории земного шара, преимущественно в северном полушарии (Рис. 3).
Отсутствие крупнообломочного материала сегодня склоняет нас к выводу, что материал космического тела при катаклизме частично испарился, а частично был рассеян в мелкодисперсном состоянии. По поверхности планеты прокатились воды Всемирного Потопа, которые замыли кратеры и перемешали вещество в них. Работы по поиску метеоритного вещества во многих кратерах Каролины показывают наличие в них только мелких ударных частиц. Однако, не исключён вариант, что отсутствие крупных обломков может являться следствием того, что на Землю падали не каменные, а ледяные глыбы. Возможно, именно поэтому мы сейчас можем найти лишь микроскопические фрагменты импактных включений - то, что было когда-то вморожено в космический лед. Кстати, авторы YDIH-гипотезы, которые и обнаружили YDB слой, предполагают его образование именно в результате кометной бомбардировки.
Комета представляет собой в основном замерзшие воду и газы с включениями твердых материалов (Рис. 4). Под теплыми солнечными лучами поверхность прогревается, газы и лед переходит в жидкую и газовую фазу. Струи газообразного вещества истекают с ядра кометы, образуя кому - газовую оболочку вокруг тела, а твердое вещество остается на месте создавая поверхностный слой, который резко отличается по своим свойствам от основного материала ядра. Получается, что комета покрыта коркой твердого и относительно хрупкого материала, и он может рассыпаться при каком-либо воздействии. Очень может быть, что срыв такой поверхностной оболочки произошел у южного побережья Юго-Западной Африки, территория которой подверглась интенсивной обломочной бомбардировке, а дальнейшие метаморфозы происходили уже с ядром кометы.
Когда космическое тело входит в атмосферу со скоростью в несколько километров в секунду, то оно сжимает перед собой атмосферу настолько, что воздух разогревается до состояния плазмы и начинает светиться. Это хорошо заметно на рисунке 5, где представлена фотография пролета метеорита 13 февраля 2013 года над Челябинском. Светится не только голова огненного змея, но и его хвост. Нечто подобное мы можем повторить, накачивая велосипедное колесо или футбольный мяч. Они, конечно, не засветятся, но после пары минут интенсивной работы насос ощутимо разогреется в руках. Это повышение температуры при сжатии вещества. Такое происходит и в воздухе, и в самом кометном веществе. Обратный процесс – разуплотнение, способен понижать температуру при сбросе давления, но об этом позже. А сейчас дополнительно можно заметить, что во время торможения о воздух в кометном ядре происходит и смывание наружной корки, и прогрев внутренних слоев. Прогревание ведет к взрыву, который сбрасывает верхний слой с ядра и раскалывает основную его массу на несколько фрагментов.
Взрывное расширение вещества происходит в потоке набегающего воздуха формой напоминающем чашу в которой лежит кометное ядро. В полете расширяющийся газ ядра пытается вытолкнуть осколки из этой чаши, направляет его фрагменты в обратную сторону по ходу движения, производя торможение. Иным словами, взрывное расширение вещества со стороны набегающего потока отбрасывает тело назад, гася скорость объекта. При дальнейшем пролете таким же образом происходит еще несколько стадий дробления вещества на более мелкие осколки и дополнительным их торможением. На рисунке 6 показан рой обломков космического корабля потерпевшего крушение в испытательном полете. Корабль двигался в автоматическом режиме и взорвался над Атлантическим океаном. Так могло выглядеть и кометное ядро на начальных этапах распада.
Какова же была раздробленность тела при касании поверхности планеты вблизи восточной Атлантики? Ответить на этот вопрос могут помочь кратеры Каролина бэйс. Исследователи насчитывают около 500 000 этих кратеров – мест падений крупных обломков, достигших Земли. Напомню, что по нашей версии космическое тело сначала совершило «нырок в атмосферу», а потом обрушилось на поверхность. При этом оно прошло два раза через плотные слои атмосферы, где воздушное торможение и дробление на фрагменты производились особенно интенсивно. Если предположить простой вариант, что при воздушном взрыве тело распадается на два крупных обломка и множество мелких, то при первом распаде это будет два крупных куска, потом четыре, потом восемь и так далее до примерно 500 000. Путем несложных вычислений получаем в итоге каскад из 19 делений и 524 288 крупных обломков на выходе способные, оставить заметные астроблемы.
Распределение стадий деления по траектории можно оценить примерно так:
1. Нисходящий участок траектории. Участок траектории А на рисунке 1. Движение по направлению к Южной Африке. Характеризуется еще не погашенной космической скоростью и сильным торможением. Здесь происходит более половины делений из всего каскада – около 10 воздушных взрывов и к поверхности Земли подходит рой из примерно 500 – 1000 крупных обломков.
2. Восходящий участок траектории. Участок траектории Б на рисунке 1. От Южной Африки к Северной Америке. Космическая скорость уже погашена, интенсивное торможение только на начальном этапе подъема, в плотных слоях атмосферы. Крупные осколки делятся 4-5 раз и на выходе из атмосферы появляется около 30 000 – 60 000 крупных фрагментов.
3. Нисходящий участок. Участок траектории Ж на рисунке 1. Направление к Северной Америке. Расходящееся облако обломков накрывает почти весь континент, максимально концентрируясь на южной его части - побережье Атлантики. Происходит еще 3-4 этапа деления, и с учетом того, что рой накрыл и сушу, и океан, а оценку мы делали только по следам на суше, то первоначальную цифру в 500 000 фрагментов ядра можно смело увеличить. Траектории падения частиц к северу от Атлантического побережья становятся на столько пологими, что крупные обломки не способны долететь до поверхности полностью разваливаясь в воздухе.
Цифра в 500 000 кратеров говорит о том, что над поверхностью планеты прогрохотало около 250 000 воздушных взрывов. Наземные взрывы мы пока не рассматриваем, и заострим сейчас внимание только на воздушных. И что это за взрывы, с чем их сравнить… В недавнем прошлом происходило нечто подобное.
В начале двадцатого века над территорией Сибири взорвался «Тунгусский метеорит». Полные обстоятельства той катастрофы не выяснены до сих пор, но большинство исследователей склоняется к версии, что причиной события была комета, вошедшая в атмосферу Земли. Вот, что об этом написано в Большой советской энциклопедии:
«В течение нескольких секунд наблюдался ослепительный яркий болид, перемещавшийся по небу с Ю.-В. на С.-З. На пути движения болида, который был виден на огромной территории Восточной Сибири (в радиусе до 800 км), остался мощный пылевой след, сохранявшийся в течение нескольких часов. После световых явлений был слышен взрыв на расстоянии свыше 1000 км…
…Впервые эпицентр описанных явлений обследовал в 1927 Л. А. Кулик. Им был обнаружен радиальный вывал леса вокруг эпицентра в радиусе до 15-30 км; здесь же на уцелевших деревьях позднейшими экспедициями замечены следы своеобразного ожога. В центральной части этой области были обнаружены круглые ямы, заполненные водой и ошибочно принятые Куликом за метеоритные воронки. Впоследствии было установлено, что это естественные образования, происхождение которых связано с вечной мерзлотой.
Г. И. Петров в 1975 определил, что Тунгусское тело было весьма рыхлым и не более чем в 10 раз превышало плотность воздуха у поверхности Земли. Оно представляло собой рыхлый ком снега радиусом 300 м и плотностью менее 0,01 г/см³.На высоте около 10 км всё тело превратилось в газ, что объясняет необычайно светлые ночи в Западной Сибири и в Европе после наблюдавшегося события. Упавшая на землю ударная волна вызвала вывал леса».
Даже если состоится 100 000 подобных взрывов, последствия будут трудно представимы. В приведенном выше описании можно подчеркнуть, что воздушный взрыв Тунгусского метеорита состоялся на высоте 10 км, т.е. довольно высоко над поверхностью. Космическое тело данной плотности, при данных скоростях и углах входа в атмосферу не смогло опуститься ниже. А при катастрофе над Северной Америкой траектории некоторых крупных тел были направлены под очень малыми углами к горизонту, и они полностью разрушились в воздухе. Не дошли до поверхности и более мелкие осколки, энергия которых была полностью поглощена атмосферой. Все движение космического тела перешло в энергию движения молекул газа.
В небе распадались осколки кометного ядра и происходила грандиозная подвижка воздушных масс. Войдя в верхние слои атмосферы частицы кометы увлекали за собой молекулы воздуха, те приобретали скорость, кинетическую энергию и по большей части уходили выше, в космическое пространство, где частота соударений молекул меньше и нечему перенаправить их обратно к Земле кроме силы тяготения. Эти траектории можно считать баллистическими. Над материком вспухал огненный пузырь.
Более пристально взглянем на часть этого пузыря, обращенную к северу. Летящие вдоль поверхности частицы создавали горизонтальный поток воздуха в северном направлении. Передний фронт ударной волны формировался, главным образом, более крупными обломками, слабо терявшими скорость из-за большей массы. Их догоняли более мелкие, двигавшиеся в уже разогнанном горячем, а значит менее плотном набегающем потоке. И эта волна катилась от южного края Северной Америки к Аляске со скоростью несколько километров в секунду. Раскаленный ураган сдувал атмосферу.
Под разогретой наружной оболочкой планеты находились нижние приповерхностные слои - самые плотные и способные поглотить энергию верхних и разряженных. Земля осталась покрыта теплым одеялом, которое к тому же имело растворенную влагу, повышавшую его тепловую инерцию. Разогретые движущиеся слои не могли быстро смешаться с поверхностным слоем. Как бы не кипела воздушная масса - внизу все равно оставалось прохладно. Адвекция здесь не работала (перенос тепла в горизонтальном направлении не затрагивал нижележащих слоев), конвекция затруднена без вихреобразования, прямая теплопередача не успевала, оставалось только тепловое излучение. Оно действует на поглощающую поверхность, а воздух относительно прозрачен и не забирает большой доли тепловой энергии. Таким образом, основная часть поверхностных масс была прохладной, даже если на подложке в это время бушевали лесные пожары. А теперь обратим внимание на ударные кратеры. При крупных взрывах разлет содержимого из них способен был забросить в разогретые слои атмосферы все, что «подвернется под руку». Любая органика, попавшая в область повышенных температур и недостатка кислорода, превращалась в уголь, а высокие скорости движения создавали из нее мелкую сажу. И эта сажа, подхваченная быстрыми потоками, долго витала в воздухе.
В небе над Североамериканским континентом прокатился огненный ураган. Однако воздух уже не был воздухом в нашем представлении. Дело в том, что на нас, как на обитателей низменностей постоянно давит вес мирового воздушного океана. «Столб» атмосферного давления мы привыкли переводить в миллиметры ртутного столба и следить за тем, чтобы его высота сильно не менялась, иначе мы чувствуем себя неважно. А при катаклизме этот столб оказался снесенным напрочь, по крайней мере, большая его часть. Сверху больше ничего не давило и началось расширение поверхностных остатков, а где расширение, там понижение атмосферного давления и температуры. Это приводило к сильному охлаждению расширяющихся масс. Но в воздухе еще находилась растворенная вода в том количестве, которое было раньше, она выпала дождем промывая атмосферу. Частички осаждающейся сажи, которые успели спуститься ниже уровня появления осадков, явились центрами конденсации влаги и набирали на себя воду в жидкой или твердой фазе. Начался черный дождь, а с дальнейшим понижением давления и температуры - черный снег. Именно он известен как уже упоминавшийся ранее слой «black mat». Сажевой взвеси от пожаров и пылинок почвы от бомбардировки в воздухе оказалось так много, что дождевые капли могли не успевать набирать массу, осыпаясь вниз и становясь там тяжелым покрывалом с низким содержанием воды. В него выпадали и твердые частицы кометной пыли подвергшееся плавлению в верхних слоях атмосферы. При контакте с теплой землей снег таял и вода, неся частицы сажи, стекала в низины, образуя черные лужи и озера, а при дальнейшем понижении температуры они вмораживались в почву, становясь с ней единым целым. Такую смерзшуюся массу трудно было отделить от подстилающей поверхности даже водам всемирного потопа. Земля окутывалась космическим холодом.
В верхних слоях атмосферы сажевые облака сопоставимы с крупной вулканической деятельностью. Они висели в воздухе выше границы осадков и остались не захваченными конденсирующейся влагой. Выпадение на поверхность планеты могло длиться довольно долго и с атмосферными течениями такие массы взвешенного вещества вполне могли накрыть весь Земной шар. На рисунке7 изображены микрочастицы из проб, взятых из разных мест обнаружения слоя «black mat» на разных континентах (Рис. 7).
А фронт ударной волны двигался дальше, постепенно огибая планету, становясь уже не таким горячим. Выйдя из зоны бомбардировки, кинетическая энергия потока распределилась по широкой дуге и это уже больше походило на волну цунами в воздушном океане, чем на огненный ветер. За этой волной неминуемо следовала область разряжения, и она вымораживала все на своем пути, создавая условия скоротечного формирования вечной мерзлоты в Северном полушарии. Судя по современному распространению вечной мерзлоты, показанному на рисунке 8, воздушная волна охватила весь север и центр Евроазиатского континента. При этом заморозке подверглись воды Северного Ледовитого и северной части Тихого океанов. Расходясь широкой дугой по территории планеты зона разряжения вполне могла достичь Австралии. Выпадение снега на этой территории накрывало почву рыхлым слоем теплоизолятора блокируя ее нагрев солнечными лучами и контактом с теплым воздухом. Процесс оттаивания шел очень медленно и до сих пор полностью не завершился.
Подводя итог можно заметить, что над составлением полной картины произошедшей катастрофы остается еще очень много работы. Хочется сказать спасибо терпеливому читателю за потраченное время и концентрацию внимания на такой многогранной проблеме как построение непротиворечивой картины прошлого.