Kosmoso klajūnai - asteroidai ir kometos - draugai ar priešai?

Asteroidai - kas jie?

Be devynių didžiųjų planetų, aplink Saulę arti pagrindinės Saulės plokštumos skrieja daugybė mažųjų planetų, kitaip dar vadinamų asteroidais (gr. aster — žvaigždė, eidos — pavidalas). Plika akimi jie nematomi, o žiūrint pro teleskopą, atrodo tik kaip šviečiantys taškai. Tuo jie panašūs į žvaigždes. Tik skirtingai nuo žvaigždžių asteroidai yra beveik apskriti arba netaisyklingos formos luistai, kosminės uolos, įvairiai atspindinčios saulės šviesą. Šiuo metu mažosiomis planetomis (asteroidais) sutarta vadinti tik tuos Saulės sistemos kūnus, kurių skersmuo ne mažesnis kaip l km.

Taigi, asteroidas (gr. asteroeides- žvaigždiškas) – maži (nuo 1km iki 1000 km skersmens) Saulės Sistemos kūnai, skriejantys elipsinėmis orbitomis (orbitos plokštumos posvyris ~10 laipsnių). Mažesni nei 1 km skersmens asteroidai dažnai vadinami meteoroidais. Tačiau ši riba grynai sąlyginė – yra nuoseklus perėjimas nuo asteroidų prie meteoroidų.

Net 95 % mažųjų planetų skrieja elipsinėmis orbitomis aplink Saulę tarp Marso ir Jupiterio orbitų, vadinamajame asteroidų žiede. Jų periodai yra tarp 3 ir 6 metų. Kai kurie asteroidai pralekia netoli Žemės, kartais net arčiau negu Mėnulis. Kai kurie asteroidai turi kitokias orbitas ir priklauso kelioms grupėms: Žemės orbitą kertantys arba prie jos priartėjantys asteroidai (Amūro, Apolono ir Atono grupės), asteroidai skriejantys Jupiterio orbita (trojėnai), asteroidai su afeliais už Saturno ir Urano orbitų (kentaurai), Koiperio - Edžvorto juostos asteroidai (koiperoidai) ir kt. Didesnieji asteroidai susikondensavo iš proplanetinės medžiagos, mažesnieji yra jų irimo produktai.

Kiek yra asteroidų?

Pirmasis asteroidas buvo atrastas 1801 metais ir pavadintas Cerera (Cerera — romėnų derlingumo ir žemdirbystės deivė, Sicilijos globėja). Jo skersmuo siekia apie 1000 km. Didžiausi asteroidai: Cerera, Paladė, Vesta, Higėja, Eunomija, Junona. Didžiausio spindesio yra Vesta, jos ryškis opozicijoje siekia 6.0, taigi ji beveik matoma plika akimi.

Pradėjus fotografuoti, jų buvo aptinkama vis daugiau ir vis mažesnių. Dabar kasmet atrandama ir užregistruojama 150 - 200 naujų asteroidų. 12 712 šių mažųjų planetų turi pavadinimus, kiti numeruojami. Jiems suteikiamas eilės numeris ir įžymaus žmogaus, valstybės arba miesto vardas.

Šešios mažosios planetos turi lietuviškus vardus: 2420 Čiurlionis, 2577 Lietuva, 3072 Vilnius, 8730 Straižys (2002), 73059 Kaunas (2002 FO5), 95593 Ažusienis (2002 FU10). Pirmi trys atrasti Krymo observatorijoje, paskutinieji trys – Molėtų observatorijoje.  Tai pirmieji rezultatai prieš keletą metų į asteroidų paieškas bei pavojingų Žemei objektų stebėjimus įsijungusių Lietuvos astronomų.  2001 m. K.Černis, V.Laugalys ir K.Zdanavičius Molėtų observatorijoje atrado pirmąjį nežinomą apie 3 km skersmens asteroidą. Vėliau atrasta dar keletas naujų objektų. K.Černis pirmasis pasaulyje yra atradęs keliolika kometų. Šiuo metu Molėtų observatorija įsigijo modernią skaitmeninio fotografavimo CCD kamerą, kuri duos galimybę dar aktyviau prisidėti prie pavojingų dangaus kūnų paieškos ir sekimo

Iki 2001 metų užregistruota per 20 000 asteroidų, kurių dydis nuo l km iki 1000 km, o jau 2005 lapkričio mėnesį jų priskaičiuota virš 305 000. Spėjama, kad jų gali būti apie pusę milijono. Tik 10 mažųjų planetų skersmuo didesnis kaip 250 km, 120 asteroidų yra didesni už 130 km. Jei pavyktų visas mažąsias planetas sulipdyti į vieną kūną, susidarytų vos keliolika kartų mažesnė už Mėnulį planetėlė, kurios masė būtų apie 15 % Mėnulio masės.

Keliose šalyse vykdomos programos visiems pavojingiems asteroidams suregistruoti. Daugiausia šia kryptimi dirbama JAV, kur veikia 6 specialios astronomų grupės, stebinčios dangų kiekvieną giedrą naktį. Tai “Linear” observatorija Niu Meksiko valstijoje (priklauso Masačiūsetso technologijos institutui), “Loneos” grupė Lovelo observatorijoje Arizonoje, dvi “Neat” grupės Havajų salose ir Palomaro observatorijoje ir dvi “Spacewatch” grupės Kit Pyko observatorijoje Arizonoje. Daugiausia naujų asteroidų atranda “Linear” observatorija, naudojanti du 1 m skersmens teleskopus. Per 2001 metus čia atrasta 317 asteroidų. Asteroidų paieškos darbus finansuoja JAV nacionalinė aeronautikos ir kosminės erdvės tyrimo administracija (NASA), kiekvienais metais tam skirianti po 3,5 mln. dolerių. NASA remiama programa vadinasi "Asteroidų tyrinėjimas orbitose aplink Žemę". Projekto tikslas - tirti asteroidus, kurie teoriškai gali susidurti su mūsų planeta. Manoma, kad visi didesni nei 1 km skersmens pavojingi asteroidai bus surasti iki 2008 metų.

Deja, kol kas neįmanoma suregistruoti 50-300 m dydžio meteoritų, tad reikėtų sukurti kosminių stebėjimų sistemą, kuri padėtų juos aptikti bent už 15 milijonų kilometrų ir po to sunaikinti, pavojingiems ateiviams dar nepriartėjus prie Žemės.  Tačiau dabar jau kuriami planai mažesnių asteroidų paieškai. Tam tikslui reikia gerokai didesnių ir brangesnių teleskopų. Norint sugaudyti visus 300 m skersmens objektus reikėtų bent 8 m skersmens teleskopo, kuris be paliovos turėtų veikti keliolika metų. Toks teleskopas kainuotų 180 mln. dolerių, o paskui jo darbui užtikrinti reikėtų po 20 mln. dolerių per metus. Taigi asteroidai yra brangus užsiėmimas.

 Kometoidai 

Yra dar viena pavojingų Žemei kosminių objektų kategorija – kometoidai. Pagal dydžius kometoidai panašūs į nedidelius asteroidus – jų skersmenys yra nuo kelių iki keliasdešimt kilometrų. Tačiau skiriasi jų sudėtis. Kometoidai susideda iš sušalusių dujų, dulkių ir nedidelių akmenų, taigi jie yra palyginti purūs ir trapūs kūnai. Dauguma kometoidų skrieja aplink Saulę labai ištįsusiomis orbitomis, kurių afeliai yra daug toliau nei tolimiausia planeta Plutonas. Kai kometoidas priartėja prie Saulės arčiau nei Jupiterio orbita, sušalusios dujos (metanas, cianas, amoniakas, vanduo ir kt.) ima sparčiai garuoti, kometoidą apsupa dujų skraistė. Kometoidas su skraiste ir uodega matomas iš toli ir vadinamas kometa. Kai toks kūnas priartėja prie Saulės iki atstumo, kuris tik du kartus didesnis už Žemės ir Saulės atstumą, Saulės vėjas ir spinduliai išstumia iš kometos skraistės dalį dujų ir dulkių – jos sudaro vieną ar kelias uodegas, nutįsusias per milijonus kilometrų.

Žemės susidūrimas su kometoidu yra ne mažiau pavojingas negu su asteroidu. Kometoidais ir asteroidais susidomėjimas labai stipriai išaugo, kai 1994 m. į Jupiterio planetą krito suskilusios Šūmeikerio-Levio kometos gabalai, palikdami didžiules juodas dėmes. Kometoido sudėtyje yra daug nuodingų medžiagų, kurios smūgio metu gali išgaruoti ir užnuodyti visą Žemės atmosferą. Be to, kometoidų pavojus negali būti iš anksto numatytas. Šie kūnai nuolatos traukia link Saulės iš įvairiausių pusių, ir Žemė bet kada gali pasitaikyti jų kelyje. Kometa gali būti pastebėta ne anksčiau kaip likus 1 metams iki tokio susidūrimo. Taigi liktų labai mažai laiko imtis kokių nors apsaugos ar gynybos priemonių. Laimė, kad tikimybė susidurti su kometoidu yra gerokai mažesnė negu su artimu asteroidu.

Kiek tai pavojinga Žemei? 

Asteroidų juosta skriejantys kūnai nepriartėja prie Žemės arčiau nei iki 250 mln. km, taigi jokio pavojaus mums nesukelia. Tačiau yra keli procentai asteroidų, kurių orbitų periheliai (artimiausi Saulei orbitų taškai) yra ties Žemės orbita arba net arčiau Saulės. Tokie asteroidai kada nors ateityje gali susidurti su Žeme. Skiriamos Apolono, Amūro ir Atono asteroidų grupės. Apolono grupės asteroidų periheliai yra ties Veneros ar Merkurijaus orbita, o afeliai (tolimiausi nuo Saulės orbitų taškai) – netoli asteroidų juostos. Iki 2001 m. atrasta apie 650 šios grupės asteroidų. Amūro grupės asteroidų periheliai yra ties Žemės orbita, o afeliai siekia asteroidų juostą. Žinoma apie 670 tokių asteroidų. Pagaliau Atono grupei priklauso asteroidai, kurių afeliai yra netoli Žemės orbitos, o periheliai – Žemės orbitos viduje, jų apskriejimo aplink Saulę periodai trumpesni už 1 metus. Atono grupei priklauso apie 120 žinomų asteroidų. Dėl planetų gravitacijos bei Saulės spinduliavimo įtakos artimų Žemei asteroidų orbitos pamažu keičiasi ir ilgainiui jie gali susidurti su Žeme.

Į Žemės atmosferą be paliovos krinta tarpplanetine erdve skrajojantys įvairaus dydžio meteoroidai. Be jų kiekvieną dieną ant Žemės nusėda daugybė kilogramų kosmoso dulkių. Žirnio dydžio ir mažesni meteoroidai paprastai sudega 140-160 km aukštyje – tai visiems žinomi meteoritai. Kelių ar kelių dešimčių gramų masės meteoroidai irgi sudega atmosferoje, tik gerokai žemiau – 60-110 km aukštyje. Jie sužimba labai ryškiai, juda gerokai lėčiau ir vadinami bolidais. Dar didesnės masės meteoroidai įsminga giliai į tankius atmosferos sluoksnius, kartais sprogsta ir ant Žemės paviršiaus nukrinta meteoritų kruša. Dauguma asteroidų ir meteoroidų yra akmeniniai, tačiau pasitaiko ir geležinių. Akmeniniai meteoroidai atmosferoje dažniausiai sprogsta ir subyra į smulkesnius gabalus. Geležiniai meteoroidai yra daug stipresni. Kartais Žemės paviršių pasiekia kelių tonų masės gabalas.

Beveik kasmet į atmosferą įlekia 5-10 m skersmens (maždaug Anykščių Puntuko dydžio) meteoroidai. Jie sprogsta kokių 20 km aukštyje. Sprogimo energija (apie 10 000 t trotilo) prilygsta branduolinei bombai, kuri 1945 m. sunaikino Japonijos miestą Hirosimą. Daugumą tokių sprogimų atmosferoje registruoja JAV priešraketinės gynybos sistemos palydovai. Naujausias toks sprogimas buvo šių metų birželio pradžioje virš Viduržemio jūros.

Žymi grėsmė kyla dėl daugiau nei 100 m skersmens uolų, kurios įsirėžia į Žemę maždaug kas 1000 metų. Kuo didesni meteoroidai, tuo jų mažiau pasitaiko tarpplanetinėje erdvėje ir jie rečiau susiduria su Žeme. Žinomiausias maždaug 50 m skersmens objektas nukrito 1908 m. Sibire, Akmeningosios Tunguskos upės baseine. Meteoroidas sprogo 8 km aukštyje. Sprogimas, kurio galia buvo lygi 15 mln. t trotilo, buvo girdimas už 1000 km nuo įvykio vietos. Taigos medžiai buvo išversti 2000 km2 plote. Smūginė banga atmosferoje nusirito per visą Žemės rutulį.

Kiek mažesni meteoroidai krito 1930 m. virš Amazonės džiunglių ir 1940 m. virš Centrinės Azijos negyvenamų vietovių. Gerai ištyrinėtas vadinamasis Arizonos krateris JAV. Jo skersmuo 1,2 km, gylis 180 metrų. Krateris susidarė prieš 25 000 metų kritus apie 70 m skersmens geležiniam meteoroidui.

Dar retesni yra kelių šimtų metrų ar kelių kilometrų skersmens asteroidai. Tačiau jie yra pavojingiausi, nes gali sukelti pasaulinę katastrofą. Ypač pavojingi didesni nei 1 km skersmens asteroidai, kurių smūgis ir sprogimas prilygsta maždaug 1 mln. megatonų trotilo. Šio sprogimo išdava – visos Žemės klimato pokytis. Išmestos į stratosferą dulkės apgaubia visą planetą, jos nepraleidžia Saulės spindulių. Dėl to krinta temperatūra, masiškai žūva augalija ir gyvūnija. Jei asteroidas kristų į vandenyną, milžiniška potvynio banga nušluotų didelius žemynų plotus. Klimatas būtų pakeistas šimtmečius.

Kad Žemė yra bombarduojama iš kosmoso, liudija mūsų planetos palydovas Mėnulis. Visas jo paviršius yra nusėtas smūginių kraterių, susidariusių krintant įvairiausio dydžio meteoroidams. Tas pat būtų matoma ir Žemės paviršiuje, jeigu ne nuolatinė atmosferos procesų sukelta erozija ir tektoniniai procesai.

Taigi Žemė apšaudoma iš kosminės erdvės per visą jos geologinę istoriją, trunkančią 4,5 mlrd. metų. Ypač daug kosminių kūnų krito per pirmąjį 0,5 mlrd. metų, kai Saulės sistemoje buvo gausu planetų susidarymo liekanų. Pačioje Žemėje randama įvairaus amžiaus kraterių, tik juos nelengva atpažinti, nes per ilgą geologinę istoriją jie buvo apkloti nuosėdinėmis uolienomis. Tokie seni meteoroidiniai krateriai vadinami astroblemomis, o tai reiškia “žvaigždžių žaizdos”. Iš viso Žemėje žinoma apie 100 astroblemų. Vienas didžiausių yra Popigajaus krateris šiauriniame Sibire, jo skersmuo apie 100 kilometrų. Dar didesnis yra Čiksulubo krateris prie Jukatano pusiasalio kranto (Meksika) – jo skersmuo apie 180 kilometrų. Lietuvoje žinomi 5 km skersmens Mizarų (Lazdijų rajonas, ties Nemunu) ir 8 km skersmens Veprių (Ukmergės rajonas) krateriai. Juos kadaise paliko maždaug 300 m skersmens asteroidai.

Susidūrimo su pavojingu asteroidu pasekmės

Smogus į Žemę kelių kilometrų skersmens asteroidui, turėtų kilti milžiniškos audros, gaisrai, nuo atmosferon išmestų dulkių ir dūmų Žemę keletą mėnesių apgaubtų gili naktis. Įkaitusioje atmosferoje deguonis jungtųsi su azotu ir sudarytų azoto rūgštį, kuri iškristų į Žemę rūgščiomis liūtimis. Tokiomis sąlygomis žūtų didelė dalis augalijos ir gyvūnijos, nors atsparesnės rūšys išliktų, o vėliau netgi suklestėtų (kaip žinduoliai, išnykus dinozaurams), nes staiga dingtų jų konkurentai ir priešininkai.

Toks susidūrimas turėjo palikti apie 200 km dydžio kraterį, kurio ilgai ir atkakliai buvo ieškoma. Pagaliau 1991 m. pavyko aptikti panašaus dydžio astroblemą Centrinėje Amerikoje, Jukatano pusiasalyje, ir Meksikos įlankos dugne.  Šį kraterį atrasti buvo ne taip paprasta, nes jo šiaurinė pusė slypi po Meksikos įlankos vandeniu. Įtarimą sukėlė didelis reto elemento iridžio kiekis Jukatano apylinkėse. Šis elementas aptinkamas meteorituose ir meteoritinėse dulkėse. Matuodami iridžio kiekį Žemės uolienose, mokslininkai nustato, kokiu greičiu senovės vandenynų dugne ir Žemės paviršiuje rinkosi nuosėdos. Buvo aptikta, kad iridžio kiekis labai padidėjęs nuosėdose, kurių amžius 65 mln. metų. Apskaičiuota, kad tokį iridžio kiekį galėjo atnešti iš kosminės erdvės apie 10 km skersmens asteroidas. 1991 m. pagaliau atrasta kita šio įvykio pasekmė – minėtasis krateris Jukatano pusiasalyje. Kraterio dydis patvirtina ankstesnę išvadą, kad jį išmušė apie 10 km dydžio asteroidas, kurio sprogimo energija buvo 100 mln. megatonų, t.y. daugiau nei 5 mlrd. branduolinių bombų, tokių kaip ta, kuri sunaikino Hirosimą. Dabar didelė dalis mokslininkų mano, kad šis asteroidas buvo dinozaurų žudikas, nes maždaug tuo metu, prieš 65 mln. metų, visoje Žemėje staiga išnyko didieji ropliai ir daugybė kitų gyvūnijos rūšių.

Manoma, kad Čiksulubo asteroidas trenkėsi į seklią jūrą ir sprogo. Sprogimas išmetė į atmosferą uolienų masę, kuri net 100 kartų buvo didesnė už paties asteroido masę. Dalis šių uolienų nukrito atgal į paviršių, o dalis dulkėmis pasklido po atmosferą aplink visą Žemės rutulį. Dulkės užtemdė Saulę, net ir dieną buvo tamsu kaip naktį. Liovėsi augalų fotosintezė, o tai sumažino maisto kiekį gyvūnams. Visoje Žemėje krito temperatūra ir prasidėjo ilgus metus trunkanti žiema. Dėl pasikeitusio klimato ir maisto stokos žuvo visi dinozaurai ir daug kitų gyvūnijos ir augalijos rūšių.

Visgi ši hipotezė nėra vienintelė galima - duomenys derinasi ir su kita - ugnikalnių išsiveržimo hipoteze, nes lavoje būna daugiau iridžio, o išsiveržimo metu susidaro nemaži slėgiai. Be to, Indijoje, Dekano plokštikalnėje, buvo atrasti didžiuliai lavos sluoksniai, irgi susidarę dinozaurų išnykimo laikotarpiu. Taigi reikalingi papildomi tyrimai, kurie galutinai atskleistų dinozaurų žūties mįslę.

Manoma, kad Čiksulubo dydžio asteroidas pataiko į Žemę bent kartą per 100 mln. metų ar dar rečiau. Tačiau ir mažesni asteroidai gali pridaryti aibę nelaimių. Manoma, kad ir 1 km skersmens asteroidas, kurio masė yra tik 1/1000 dinozaurų žudiko masės, gali sukelti pasaulinio masto katastrofą. Tokio dydžio asteroidų , skriejančių pavojingomis orbitomis, yra maždaug 1100. Manoma, kad tokie asteroidai susiduria su Žeme kartą per 4000-8000 metų. Taigi kilometrinio asteroido smūgio į Žemę tikimybė maža, bet nelygi nuliui. Kitaip tariant, vienas iš šių asteroidų per artimiausius tūkstantmečius smogs į Žemę ir bandys sunaikinti civilizaciją. Kada tai bus – sunku pasakyti. Astronomai yra suregistravę ir apskaičiavę orbitas maždaug 600 pavojingų asteroidų. Jų skriejimas nuolatos sekamas, kelis dešimtmečius į priekį apskaičiuoti jų prasilenkimai su Žeme. Tačiau dar mažiausiai 500 pavojingų asteroidų nėra aptikti. Kol kas neturime žinių, ar kuris iš jų nepasipainios Žemei ant kelio artimiausiais metais ar dešimtmečiais. 

Po kometos kritimo į Jupiterį asteroidų pavojus buvo pripažintas rimta mokslo problema ir imta sistemingai nagrinėti tokios katastrofos pasekmes bei galimus apsaugos būdus. Tam reikia surinkti kuo daugiau informacijos apie visus asteroidus, kurių trajektorijos priartėja prie Žemės orbitos, ir iš anksto, prieš keletą metų, numačius galimą susidūrimą, imtis apsauginių priemonių. Vienas iš populiariausių apsaugos metodų bent jau fanatstinėje literatūroje - pasiųsti raketas su branduoliniais užtaisais (kurių pakankamai sukaupta Žemėje) asteroido trajektorijai pakeisti ar jam susprogdinti. Tačiau realiame gyvenime tai viena iš labiausiai vengiamų galimybių – branduolinio ginklo panaudojimas asteroidą suskaldytų, tačiau tuomet vienas akmuo virstų į kruvą nuolaužų ir jei jos visos užkritų, geriau nebūtų daugeliui. Iki šiol pasiūlyta įvairių idėjų, kaip pakeisti asteroido orbitą, kad jis nesusidurtų su žeme. Be branduolinių raketų ir sprogimų dar siūloma ant asteroido įrengti raketinius variklius arba Saulės vėjo genamas bures, nudažyti vieną asteroido pusę baltai ar juodai. Siūlome ir skaitytojui pasukti galvą ir išrasti dar geresnį būdą, kuris nors truputėlį pakeistų asteroido greitį ir jo orbitą. Sakoma, kad lašas po lašo ir akmenį pratašo. Per daugelį metų asteroido greitį tereikia pakeisti vos keliais centimetrais per sekundę ir to gali užtekti susidūrimui išvengti.

Parengta pagal:

• Pavojingi asteroidai
• Asteroidai tolumoje
• Asteroidų nuotraukos
• Asteroidas
• Asteroidai