Superbolidy: obiekt tunguski
W czasach współczesnych katastrofy kosmiczne na powierzchni Ziemi nie zdarzają się często. Zdaniem badaczy Układu Słonecznego cztery miliardy lat temu sprawa wyglądała inaczej – powierzchnie Merkurego, Wenus, Ziemi, Księżyca oraz Marsa doznały swoistego bombardowania przez obiekty o rozmiarach od kilkumetrowych do olbrzymich, kilometrowych brył. Ślady tego kataklizmu widoczne są do dzisiaj m.in. na powierzchni Księżyca usianej kraterami uderzeniowymi o średnicach dochodzących nawet do 600 km. Na powierzchni Ziemi tego rodzaju kratery są trudne do zauważenia, bowiem na skutek erozji atmosferycznej ich ślady zacierają się stosunkowo szybko...
Niektóre jednak przetrwały, jak, na przykład, znajdujący się w RPA największy ziemski krater uderzeniowy Vredefort o średnicy 300 km, powstały około 2 miliardów lat temu. W Europie największy krater Puczeż-Katuński znajduje się w Rosji w rejonie Niżnego Nowogrodu. Ma rozmiary 80 km, powstał około 170 mln lat temu. Na terenie Polski średnica największego krateru uderzeniowego wynosi 100 m, powstał on około 5000 lat temu i znajduje się nieopodal dawnej wsi Morasko, obecnie włączonej w obręb Poznania. Niektóre ciała niebieskie nadal stanowią zagrożenie dla mieszkańców Ziemi. Z obserwowanych przez dawnych astronomów obiektów największy lęk budziły komety. Na temat ich natury nawet Galileusz miał błędne poglądy, nikt zatem nie uświadamiał sobie, jakie rzeczywiście mogą stanowić niebezpieczeństwo.

Fot. 1 Fragment 100-metrowego krateru na terenie rezerwatu Morasko w Poznaniu.
Pierwszym przedstawicielem innej grupy niebezpiecznych obiektów była odkryta w roku 1898 planetka Eros. Wkrótce podobnych obiektów zaobserwowano znacznie więcej i łącznie z kometami nadano im określenie – obiekty NEO (ang. near-Earth objects, obiekty bliskie Ziemi). Na nasze szczęście obiekty NEO nieczęsto wpadają do atmosfery Ziemi. Jednak w Układzie Słonecznym istnieje jeszcze jedna grupa groźnych ciał obejmująca szeroki zakres rozmiarów i mas – od ułamków mikrona do kilkudziesięciu metrów. Są to meteoroidy – bryły materii pochodzenia kometarnego albo planetkowego. W Układzie Słonecznym ciał o mniejszych rozmiarach jest znacznie więcej od ciał dużych, stąd meteoroidy o rozmiarach mniejszych niż 1 cm bardzo często wpadają do ziemskiej atmosfery, wywołując piękne zjawiska świetlne zwane meteorami. W każdą pogodną noc w ciągu godziny obserwujemy kilka lub więcej meteorów. Kiedy do atmosfery wpada meteoroid o rozmiarach metrowych, zjawisko meteoru jest niezwykle spektakularne. Określamy je mianem bolidu, a w przypadku ciał dziesięciometrowych lub większych mianem superbolidu. Meteoroidy wywołujące superbolidy niosą ogromną energię kinetyczną, która może być nawet 1000 razy większa od energii wybuchu bomby, jaka eksplodowała nad Hiroszimą. Oznacza to, że w przypadku superbolidów możemy mieć do czynienia ze zjawiskiem, dla którego określenie „katastrofa kosmiczna” jest jak najbardziej adekwatne. Do takich wydarzeń należała katastrofa tunguska oraz, w mniejszej skali, niedawny superbolid obserwowany w okolicy Czelabińska w Rosji.
Katastrofa tunguska wydarzyła się 700 km na północny zachód od jeziora
Bajkał w niezamieszkałym rejonie Centralnej Syberii, 70 km na północ od
wówczas kupieckiej osady Wanawara położonej nad rzeką Podkamiennaja
Tunguska. 30 czerwca 1908 roku, o godzinie
lokalnego czasu
z południowego wschodu nadleciał z ponaddźwiękową szybkością obiekt
wywołujący niezwykle jasny superbolid, o blasku, który świadkowe zdarzenia
porównywali ze Słońcem. Obiekt tunguski przebył w atmosferze odległość
blisko 1000 km, ale nie dotarł do powierzchni Ziemi, tylko eksplodował nad tajgą
na wysokości około 8 km. Niemal natychmiastowym skutkiem eksplozji był
niezwykle potężny impuls promieniowania widzialnego i podczerwonego
wzniecający pożar tajgi.

Fot. 2 Dziewicza tajga w Centralnej Syberii w rejonie rzeki Podkamiennaja Tunguska.
Ruchowi meteoroidu, a w szczególności końcowej eksplozji, towarzyszyła
uderzeniowa fala balistyczna, która w ciągu 10 sekund dotarła do epicentrum
(punktu na powierzchni Ziemi, nad którym nastąpiła eksplozja), powodując
trzęsienie ziemi o sile około 5 stopni w skali Richtera. W atmosferze
natomiast wygenerowane zostały fale akustyczne o bardzo niskiej częstości
(
Hz), które, podobnie jak fale sejsmiczne, zarejestrowano
w wielu nawet bardzo odległych stacjach sejsmicznych i barograficznych.
Rejestracje te posłużyły do w miarę precyzyjnego określenia momentu
eksplozji oraz oszacowania jej energii. Innym skutkiem fali balistycznej był
niszczycielski huraganowy podmuch, który na obszarze 2150 km
powalił
rosnące na nim drzewa (dla porównania, powierzchnia Warszawy wynosi około
520 km
).

Fot. 3 Skutki eksplozji obiektu tunguskiego.
Przepiękna, dziewicza tajga błyskawicznie zamieniła się w pogorzelisko
i rumowisko. Powalone pnie w większości ułożyły się wzdłuż linii
skierowanych ku epicentrum, a uśrednione kierunki orientacji pni naniesione
na mapę miały charakterystyczny kształt „motyla”. Jego oś symetrii umożliwiła
oszacowanie azymutu trajektorii bolidu nad epicentrum katastrofy. Zniszczenia
lasu wykorzystano również do oszacowania energii wybuchu. Rejestracje
sejsmiczne i barograficzne, jak i analiza zniszczeń lasu są obiektywnymi
źródłami informacji. Relacje naocznych świadków (w latach
przesłuchano około 650 osób) nie stanowią wiarygodnego
źródła, a ich interpretacja wymaga ostrożności; na przykład, zdaniem
niektórych świadków tunguski bolid przeleciał nad tajgą nad ranem, zdaniem
innych – po południu. W rezultacie można było jedynie ustalić zakres
parametrów dynamicznych obiektu tunguskiego:


Mapa powalonej na skutek eksplozji tajgi z zaznaczonym kierunkiem ruchu bolidu. Szerokość obszaru wynosi około 50 km.
Ale jest jeszcze jedna obiektywna informacja o istotnym znaczeniu, mianowicie fakt nieznalezienia w rejonie katastrofy choćby najmniejszego meteorytu pozostałego po eksplodującym obiekcie tunguskim. Można stąd wnioskować, że kosmiczne ciało, które wtargnęło do atmosfery, nie było bryłą składającą się głównie z żelaza i niklu, czy też fragmentem skalnym podobnym do meteorytów kamiennych. Meteoroid tunguski miał niewielką wytrzymałość mechaniczną, dlatego zanim dotarł do powierzchni Ziemi, w wyniku oddziaływania z cząsteczkami atmosfery uległ gwałtownemu, przypominającemu eksplozję, rozpadowi na mikrodrobiny. Zdaniem niektórych badaczy niewielka wytrzymałość mechaniczna obiektu tunguskiego jest silnym argumentem na rzecz jego kometarnej natury. Takiego zdania był m.in. Kresak [2] proponujący kometę Enke jako ciało macierzyste obiektu tunguskiego. Sekanina [3] miał inne zdanie: gdyby obiekt tunguski był fragmentem komety, uległby rozerwaniu na znacznie wyższej wysokości. Sekanina postulował więc planetkowe pochodzenie obiektu tunguskiego, co początkowo nie znajdowało aprobaty. W miarę odkrywania coraz to nowych planetek z grupy NEO hipoteza Sekaniny znalazła uzasadnienie w badaniach orbitalnych. W stosunkowo niedawnych pracach [4, 5] autorzy w oparciu o możliwe zestawy parametrów dynamicznych obiektu tunguskiego podane wyżej oraz na podstawie danych o obiektach typu NEO obliczyli dwa dynamiczne niezmienniki, szybkość geocentryczną i jej odległość kątową od kierunku ruchu Ziemi. Porównując wartości tych parametrów dla hipotetycznych obiektów tunguskich z analogicznymi wartościami odpowiadającymi obiektom NEO, okazało się, że mamy znacznie więcej planetek niż komet, które mogły być ciałem macierzystym obiektu tunguskiego.
Na drugą część opisu słynnych superbolidów, dotyczącą niedawnego zjawiska obserwowanego niedaleko Czelabińska, zapraszamy do następnego numeru.