Марс и метеориты

Одним из лотов нашего краудфандинга была возможность задать нашим авторам вопрос. И Рома Термини не упустил этот шанс. Он спросил, «насколько чаще метеориты, астероиды и прочая космическая дребедень падает на Марс, чем на Землю?» А наш научный редактор Игорь Тирский написал отличный ответ.

Болидные события с 1988 по 2018 год (видно, что примерно равномерно распределены)

Это интересный вопрос! У Земли есть плотная атмосфера, которая защищает поверхность планеты от падения на неё космических тел. И поэтому кажется, что на Землю должно падать примерно столько же и даже больше тел. Но некоторые недавние научные работы говорят о том, что количество таких малых тел, которые пересекают орбиту Марса (Mars-crossers) аж в 35 раз больше (< 5 км в диаметре), чем для Земли, например, эта работа.

Для Земли же у Солнечной системы есть пара сотен опасных астероидов, которые могут приближаться к Солнцу ближе самой дальней точки орбиты нашей планеты. Их диаметр колеблется от нескольких метров до 8 километров. 

Динамика открытий сближающихся с Землёй объектов (NEO). Видно, что больших астероидов не так уж и много (красным). NEA — это объекты, которые могут пролететь рядом с Землёй, PHA — это потенциально опасные объекты, и их не так много тоже

А всего в Солнечной системе на данный момент известно около 2000 астероидов больше километра диаметром и несколько сотен тысяч астероидов диаметром более 100 метров. 100-метровый астероид вполне может вызвать катастрофу, сравнимую с Тунгусским метеоритом.

В 21 веке самых крупных импактных событий пока было всего несколько. Это благодаря тому, что большинство тел сгорает в атмосфере, не долетая до поверхности

Также не стоит забывать о десятке-другом короткопериодических комет, орбиты которых находятся внутри орбиты Земли. Они могут нанести урон не менее события Чиксулуб, которое, возможно, добило динозавров. А также мы не знаем точного количества долгопериодических комет из-за их большого периода. Так что внезапно появившаяся гостья может ненароком прекратить всю жизнь на планете Земля. Но не будем о грустном.

Статистика падений космических тел для планеты Земля

Для Марса таких тел больше, но оценки всегда неточные, так как мы не способны сразу отыскать все астероиды и кометы в Солнечной системе. Но так как Марс ближе к Главному поясу, то и пересекающих его орбиту астероидов должно быть больше, чем у Земли, ведь Главный пояс астероидов — главный источник таких тел.

А вероятность встретиться с долгопериодической кометой и у Марса, и у Земли примерно равные — разница только в сфере действия планет. На данный момент на Марсе работает аппарат InSight, он фиксирует ударные события на планете с помощью высокочувствительного сейсмометра. Надеемся, что это улучшит статистику в будущем.


Также недавно учёные провели исследование благодаря орбитальному космическому аппарату NASA MRO. Команда занималась подсчётом свежих метеоритных кратеров на поверхности. Статистика за 10 лет показала, что в год на Марс падает около 200 метеоритов размером 0,3-2 метра. Вероятно, что на Земле было бы примерно также, но в нашем случае до поверхности большинство из них не долетает, а разрушается в атмосфере. Руководствуясь этими числами и количеством падений метеоритов на Землю можно примерно понять, насколько больше падает на Марс. На Землю падает 7-8 метеоритов в год (зарегистрированных по падению, не по кратерам, кратеров найдено намного меньше — около 190).

Зарегистрированные события, незарегистрированных явно больше https://en.wikipedia.org/wiki/Meteorite_fall

Отвечая на вторую часть вопроса о проблеме отведения, можно сослаться на то, что больших астероидов и комет, которые угрожают Земле и Марсу, не так уж и много, поэтому проблема не первоочерёдная. Но, естественно, такие тела в будущем, вероятно, будут стараться отводить различными методами. Например, если бы астероид Апофис действительно угрожал Земле и в будущем мог бы упасть на нашу планету (сейчас известно, что этого точно не произойдет в ближайшие сто лет), то уже сейчас инженеры и учёные предприняли бы меры по отражению этой опасности. Да и размер ущерба был бы намного выше, чем затраты на мероприятие по изменению траектории астероида. Кстати, в ближайшем будущем подобную методику опробуют на двойном астероиде Дидим. Это сделает зонд DART, который разрабатывает NASA. Он врежется в 160-метровый астероид, чтобы попытаться изменить траекторию его движения.

Изменение орбиты астероида относительно Солнца требует больших величин изменения скорости объекта, масса которого на несколько порядков превышает массу существующих космических аппаратов. Поэтому нужны новые технологии, которые пока не созданы.

Если астероид должен столкнуться с планетой, обладающей атмосферой, то орбиту астероида можно изменить так, чтобы астероид вошёл в атмосферу, при этом в ближайшей точке своей орбиты к планете астероид может замедлиться, передав часть кинетической энергии атмосфере. Такой метод (аэрозахват) используют при манёврах около таких планет, как, например, Марс, поскольку такая тактика позволяет сэкономить значительное количество топлива, нужного для замедления движения космического аппарата.

Пример метода аэрозахвата, который может быть использован также и для астероидов

Для более детального анализа рекомендую ознакомиться с этими работами:

1) теоретическая работа, которая поможет посчитать вероятность столкновения малых тел с Марсом и Землёй и сравнить их (саму работу можно найти на Sci-Hub, например)

2) работа, которая поможет оценить вероятность в примерных числах: 

3) https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_Mars-crossing_minor_planets

4) https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0019103500963589 

5) https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_impact_craters_on_Earth 

К сожалению, эти материалы довольно старые, но вечные. Хоть сейчас мы и знаем больше астероидов, но методы расчёта не сильно изменились с тех пор.

Автор: Игорь Тирский

В избранное