МЕНЮ ПОИСК
четверг, 26 мая 2016, 07:35

Загадка полярных кратеров – внешняя гипотеза

Загадка полярных кратеров – внешняя гипотеза

Происхождение нескольких аномальных кратеров севера России, зафиксированных в 2014 году, до сих пор не установлено. Попробуем разобраться, как они возникли.

Исходные данные

В 2014 г. всемирный научный интерес к России, аналогичный интересу в связи с Тунгусским феноменом-1908 и Челябинским метеоритом-2013, вызвало обнаружение на полуостровах Таймыр, Гыдан и Ямал уникальных глубоких воронок. Уникальных именно своими «неожиданно» большими глубинами для внешне метеоритных ударно-«взрывных» кратеров, наблюдениями очевидцев и возможностью исследовать механизм образования подобных нетипичных образований по «горячим следам».

Глубина кратера Носок (п-в Таймыр) при диаметре 4 м превышает 100 м, при этом по размерам, дальности выбросов пород до 900 м и времени образования до апреля 2013 г. [23] он отличается от остальных. Момент образования Антипаютинской воронки (п-в Гыдан) диаметром до 15 м наблюдали очевидцы 27 сентября 2013 г. [22], предположительно осенью 2013 г. возникла Бованенковская (п-в Ямал) аномалия, с выбросами до 120-180 м [13; 24], диаметром кратера у поверхности 30-40 м, канала 25-28 м и глубиной около 60 м [13;24] – не менее 100 м по (Рис.1).

  

Рис. 1. Возможная глубина аномалии по материалам [18].

 Именно Бованенковский кратер благодаря своим размерам и расположению в районе с относительно развитой инфраструктурой стал объектом исследований ученых. С момента обнаружения за четыре месяца воронку посетило более 15 сотрудников около десятка различных российских научных организаций, а также проведены конференции и семинары [13; 18], опубликованы статьи [3;4; 24] и снят документальный фильм [19]. Со стен кратера, кольцевого вала выбросов и прилегающей территории отобраны образцы пород и пробы грунта для дальнейших лабораторных анализов [13; 24], проведен комплекс геофизических исследований [18; 24].

 Результаты и их обсуждение

Небывалые оперативность и открытость исследований не могут не радовать. Несколько смущает, на фоне недостаточной изученности и ограниченности фактического материала, предложение внутренней эндогенной причины (термокарстово- газогидратной гипотезы происхождения аномалии с изменениями климата в качестве спускового толчка) как единственно возможной, с исключением вероятности внешней космической [3;4; 13; 24] при полном отсутствии оппонентов. По имеющемуся в истории геологии опыту, доминирование одной версии часто приводит к ее усложнениям и бесконечным перестройкам под вновь открывающиеся факты, либо, если это невозможно, игнорированию несовместимых данных. В результате предположение размножается в множество подвидов с различными не универсальными механизмами для разных условий [9; 10]. Уже сейчас можно предположить аналогичные эндогенным версиям происхождений плюмов, модификации и для газогидратной гипотезы: при наличии тектонических разломов и их отсутствии, для различных глубин и размеров, вертикальных и наклонных, одиночных и сдвоенных каналов, и т.п.

Ямальский кратер

Среди приводимых исследовавшими Ямальский кратер специалистами аргументов против простейшей, периодически наблюдаемой, неоднократно документированной и статистически вероятной внешней ударно-космической версии [7; 28], значатся: – отсутствие магнитных аномалий [3;4; 24], недостаточность изменений радиационного фона [18; 24], а также отсутствие признаков воздействия высоких температур [13]. И наконец еще не высказанные, но неизбежные даже для некоторых специалистов по метеоритам и ударным процессам общепринятые мнения о неизбежности взрыва и испарения падающего космического тела вследствие нагрева в плотных слоях атмосферы [12; 16], столкновении с Землей [29; 16], после проникновения на глубины не более 1-2 собственных диаметров [15] и т.д.. Остается добавить более чем 200-летний довод ученых Парижской Академии наук об отсутствии камней на небе в принципе.

Впрочем, по порядку.

Не секрет, что на самом деле метеориты состоят из тех же элементов, что и земные породы, а кометы из льда, пыли и тех же твердых частиц. Большая часть установленных метеоритов, около 93,3% [16], являются каменными, внешне и по химическому составу незначительно отличающимися от магматических пород земной коры. Диагностирование каменных метеоритов редко возможно за счет химических аномалий, как в случае мел\палеогенового астероида Альваресов, чаще за счет хондритовой структуры или своеобразного минерального состава [12]. Т.е. геофизическими методами могут быть зарегистрированы лишь незначительная, менее 7% без учета ледяных комет, часть железных и железо-каменных космических ударников, и только в случаях достаточности размеров обломков и нахождениях на глубинах, не превышающих пределы возможностей используемых приборов. Например, для метода вертикального электрозондирования это 300-400м, для методов гравиразведки плотность материала метеорита должна существенно отличаться от плотности вмещающих пород и иметь размеры, достаточные для изменения фонового гравитационного поля на поверхности. Соответственно подавляющую часть космических ударников сложно обнаружить и диагностировать, если вообще возможно после проникновения в мишень и дезинтеграции.

Что касается общепринятых контрдоводов, то при допустимых скоростях столкновений с поверхностью Земли от 1,5 [12] до 72,8 км/с [17; 28], размерах ударников в десятки метров и падении по нормали (перпендикулярно к поверхности мишени), массивное тело может проскочить плотные слои атмосферы мощностью в 80-130 км [12] за 1-2 сек, и начнет снижать скорость уже в мишени, не успев нагреться. Метеороиды не взрываются – они не из взрывчатки, а из камня или металла с различными коэффициентами теплопроводности и температурами плавления. За подобие взрывов метеороидов обычно принимают ударные волны, возникающие после прохождения или разрушения космического тела в атмосфере по [12], либо в материале мишени. Поэтому, как и лабораторные ударники или артиллерийские снаряды, космические сверхскоростные тела могут проникать в мишени на глубины в десятки (Рис.2) и сотни собственных диаметров без следов термического воздействия на стенки каналов [2; 8; 17; 20; 21], а разрушаться, плавиться и испаряться вследствие разгрузки давления уже в мишенях по [11].

 

Рис. 2. Слева:Глубины проникания, отнесенные к диаметрам железных ядер, по материалам [21] результатов артиллерийских испытаний [17].

Справа:Глубины проникания, отнесенные к диаметрам ударников, в зависимости от скорости соударения для разных сочетаний материалов снаряда и мишени [20] по результатам лабораторных экспериментов.

 В соответствии с гипотезой глубокого проникновения сверхскоростных космических тел 1905г. Д.М.Барринджера [28], приблизительные глубины проникновений ударников диаметрами до 28м (по данным замеров цилиндрического канала Бованенковского кратера [24]) на указанной выше скорости по формуле Чартерса-Саммерса 1959г. [15] с поправками на явление масштабности [17] могут составить для железного > 6,5км, каменного > 3,5км, ледяной кометы > 1,5км: – Пропорциональная степенная от скорости (V2/3) зависимость глубин проникновения снарядов на сверхскоростях подтверждается и для случаев, когда материал снаряда значительно уступает по прочности материалу мишени и даже полностью разрушается при соударении по [20] (Рис.2). При этом, благодаря сцементированности пород мишени вечной мерзлотой и отсутствию грунтовых вод, воронка заполнится медленней, чем это происходит в местностях с теплым климатом и рыхлыми почвами (Рис.3). Предположительно в последующем, по мере периодических сезонных пополнений и промерзаний формируясь в глубокое трубкообразное, инородное к вмещающим породам глинисто-ледяное тело под дном конусообразного глубоководного озера. 

Таким образом, ни один из приведенных исследователями аргументов не может являться достаточным основанием для отбраковки внешней ударной гипотезы.

Рис. 3. Слева: метеоритный кратер Каранкас, Перу (сентябрь 2007г.) [27]. Справа: глубоководное озеро с признаками возможной дегазации [4].

 

 

 

 

 

 

 

Теперь к фактам и аргументам “pro”:

– наблюдение на месте последующего обнаружения Антипаютинского кратера падения космического тела, последовательных дымки, яркой вспышки света, сотрясения Земли [22];

– субширотное расположение [3;4] возможно одновременно образованных Антипаютинского и Бованенковского кратеров, по аналогии с широтным падением в 1994г. комет Шумейкера-Леви на Юпитер;

– возможные глубины более 25 диаметров канала [23], соответствующие глубинам проникновений сверхскоростных баллистических тел (Рис.2) по [8; 17; 20; 21]. (Материалы геофизических исследований, способные установить глубину Бованенковской аномалии до 400м, до настоящего времени не опубликованы [18; 24]). Присутствие пятен  предположительно нефти на поверхности воды в воронке может свидетельствовать о миграции (прорыве) флюидов со значительных глубин (более 2 – 3 км) по материалам [3;4];

– выбросы дальностью до 900м [23], свидетельствующие о значительном превышении ударной волной давления, необходимого для разгрузки литостатического давления вышележащих пород;

– конусообразная форма кратеров [23] с цилиндрическим каналом в нижней части [24], что характерно для баллистических пробоин [2; 8; 20], части ударных кратеров с лунками в глубокой части на других планетах и их спутниках [11; 15], кимберлитовых «трубок взрыва» и каналов плюмов предположительно ударной природы происхождения [17];

– сдвоенная форма Бованенковского кратера в виде выраженной в плане восьмерки (Рис.3), что вероятно для сложного кратера от двух ударников – допустима аналогия с алмазоносной кимберлитовой «трубкой взрыва» Удачная, в плане представляющей восьмерку неправильной формы из двух расходящихся с глубиной конусообразных «трубок взрыва» различного состава по [6]. (Cоздание глубоких трубчатых депрессий различного масштаба предшествует их наполнению – внедрению кимберлитовых магм по [14]);

Рис. 4. Сложная форма Бованенковского кратера [25].

Выводы

Исключение внешней природы происхождения рассматриваемых аномалий при ограниченности фактического материала и недостаточной изученности образований, наличии свидетельств [3;4; 13; 24] не только в пользу внутренней, но и внешней гипотез, представляется несколько преждевременной. При игнорировании данных в пользу ударной версии любые другие выводы могут быть подвергнуты обоснованным сомнениям. Поэтому для их исключения потребуется найти не только эндогенные объяснения имеющимся наблюдениям в виде экспериментально подтвержденного механизма возникновения подземных узконаправленных снизу вверх кумулятивных выбросов при отсутствии палеоканалов, но и убедиться в следующем:

– в отсутствии в записях наблюдательных станций за 27 сентября 2013 г. хронологически связанных с образованием Антипаютинского кратера возникновений последовательных с востока на запад достаточно мощных гипоцентров ударных и других волн (инфразвуковые волны от прохождения Челябинского метеорита возможным диаметром до 15-20 м были зарегистрированы станциями наблюдения по всему миру [26]);

– в отсутствии на свежих спутниковых или аэрофотоснимках по линии Антипаютинский - Бованенковский и далее в субширотных направлениях других аналогичных воронок, возможно совпадающих с вышеуказанными гипоцентрами;

– в отсутствии в пробах выбросов кратеров, в т.ч. в обломках горных пород (Рис.4), возможно сохранившихся следов самой причины образования воронки: химических аномалий, минеральных и структурных отличий от коренных осадочных пород по [12], повышенной трещиноватости или зерен разновидностей минералов, претерпевших структурные изменения в результате воздействия сверхвысоких давлений (ударного метаморфизма) по [5; 28].

Рис. 5. Обнаруженные обломки не характерных для региона горных пород по [24].

 После всего перечисленного все же сохранится весьма высокая вероятность обнаружения следов космических тел в нижних частях новообразованных ледяных «трубок взрыва»:

 В ночь с 27 на 28 сентября 2013 г. был случайно обнаружен и утерян, а затем по расчетным координатам вновь зафиксирован другими обсерваториями пролет через траекторию земной орбиты на расстоянии 11,3 тыс. км от Земли со скоростью около 16 км/с неизвестного ранее астероида размерами 15-240 м, которому впоследствии был присвоен номер 2013 SW24[1].

Подобный разброс расчетных значений при наблюдении на достаточно близких расстояниях позволяет предположить, что разными обсерваториями могли наблюдаться различные объекты.

Таким образом, к каким-либо выводам при решении рассматриваемой междисциплинарной задачи можно придти только в результате совместных скоординированных усилий всех заинтересованных сторон после завершения всего комплекса исследований, включая анализ данных астрономических наблюдений, результатов геофизических исследований и бурения.

 

Искренне благодарен М.О. Лейбман, А.И. Кизякову, В.И. Богоявленскому, В.В. Оленченко, В.В. Потапову, А.И. Синицкому за информационную поддержку, методические рекомендации и конструктивные критические замечания.

 Литература

1. Балануца П.В. МАСТЕР обнаружил потенциально опасный астероид // ГАИШ МГУ. 3.10.2013. 
2. Балаганский И.А., Мержиевский Л.А. Действие средств поражения и боеприпасов: Учебник. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2004. – 408с.
3. Богоявленский В.И. Угроза катастрофических выбросов газа из криолитозоны Арктики. Воронки Ямала и Таймыра. Часть 1 // Бурение и нефть. 2014. № 9 С.13-18.
4. Богоявленский В.И. Угроза катастрофических выбросов газа из криолитозоны Арктики. Воронки Ямала и Таймыра. Часть 2 // Бурение и нефть. 2014. № 10 С.4-8.
5. Дитц Р.С. Океанические впадины обусловлены падением астероидов (новая гипотеза) // Рельеф и геология дна океанов. Сборник трудов Международного коллоквиума Национального центра научных исследований. М.: Прогресс, 1964. С.186-194.
6. Жаркова Е. В., Кадик А. А., Уханов А. В. Алмазы из кимберлитовой провинции Якутии: экспериментальное определение собственной летучести кислорода // Электронный научно-информационный журнал «Вестник Отделения наук о Земле РАН». №1 (24) 2006.
7. Зейлик Б.С. Проблема космической охраны планеты для сохранения жизни на Земле (кольцевые структуры- геологическое свидетельство вулканизма и космогенных катастроф) // Отечественная геология. 2009. N 2. С.61-71.
8. Зукас Дж.А. Проникание и пробивание твердых тел // Зукас Дж.А., Николас Т., Свифт Х.Ф., Грещук Л.Б., Курран Д.Р. Динамика удара. М.: Мир, 1985. С.110-172.
9. Иванов А.В. Неожиданный поворот в споре о мантийных плюмах // Газета «Троицкий вариант - Наука», 30.09.2013. № 13, С.8.
10. Иванов А.В. Еще один поворот в споре о мантийных плюмах // Газета «Троицкий вариант - Наука», 16.03.2010. № 49. С.4.
11. Иванов Б.А. Введение в физику и механику ударных волн // Базилевский А.Т., Иванов Б.А., Флоренский К.П., Яковлев О.И., Фельдман В.И., Грановский Л.В. Ударные кратеры на Луне и планетах. М.: Наука, 1983. С.8-30.
12. Кринов Е.Л. 1974. Метеориты // БСЭ, том 16. М.: Советская энциклопедия. С.149-151.
13. Лейбман М.О., Кизяков А.И. Рекогносцировочное обследование воронки газового выброса на Ямале: возможные, маловероятные и невозможные версии происхождения // Материалы семинара Сообщества молодых мерзлотоведов России № 29 28.11.2014г. "Загадочная воронка на Ямале - что это на самом деле?" в ИГЭ РАН. 
14. Маракушев А.А. Геологическое строение и петрологические модели формирования земной коры // Тихоокеанская геология. 2004, T.23, №5. C.3-24.
15. Мелош Г. Образование ударных кратеров: геологический процесс – М.: Мир, 1994. 336с.
16. Метеориты // Физическая энциклопедия. Т.3 / Гл.ред. Прохоров А.М. – М.: Советская энциклопедия, 1992. С.123-124.
17. Нигматзянов Р.С. Кольцевые структуры как импактные кратеры. Обзор // Геофизический журнал. 2008, Т.30, №4. С.93-111.
18. Оленченко В.В. Результаты комплексных геофизических исследований на геологическом новообразовании – Ямальском кратере // Материалы семинара Сообщества молодых мерзлотоведов России № 29 28.11.2014г. "Загадочная воронка на Ямале - что это на самом деле?" в ИГЭ РАН. 
19. Пешкова Н., Снигирева Л. Своими глазами - Воронки на Ямале (2014). Документальный фильм // ОРТ. 19.10.2014. (1tv.ru/sprojects_edition/si5967/fi33323)
20. Свифт Х.Ф. Механика соударения со сверхвысокими скоростями // Зукас Дж.А., Николас Т., Свифт Х.Ф., Грещук Л.Б., Курран Д.Р. Динамика удара – М: Мир, 1985. С.173-197.
21. Третьяков Г.М. Боеприпасы артиллерии – М.: Воен. Изд-во, 1947. – 536с.
22. Фролова Ю. «Сначала был дым, потом вспышка». На Ямале нашли еще одну «черную дыру» // URA.RU Российское информационное агентство 12:50 21.07.2014. (ura.ru/content/yamal/21-07-2014/news/1052185726.html)
23. Шенделова Е., Карпов С. Дыра в Носке // ВГТРК ГТРК «Норильск». 23.05.2014. 
24. Эпов М.И., Ельцов И.Н., Оленченко В.В., Потапов В.В., Кушнаренко О.Н., Плотников А.Е., Синицкий А.И. Бермудский треугольник Ямала // НАУКА из первых рук, №5 (59) 2014. 
25. Bulka. Ямал - невероятная воронка Giant Hole in the ground - Yamal (Russia) // YouTube 10.07.2014. 
26. Le Pichon A., Ceranna L., Pilger Ch., Mialle P., Brown D., Herry P. The 2013 Russian Fireball largest ever detected by CTBTO infrasound sensors // Geophysical Research Letters, 2013. Vol. 40, 3732-3737. doi:10.1002/grl.50619.
27. Macedo L.F., Macharé J.O. The Carancas Meteorite Fall, 15 September 2007 / Official INGEMMET initial report Released 21.09.2007. 
28. Masaitis V.L. Meteor crater: the century of debates and investigations // 40 ESLAB Symposium: 1 International Conference on Impact Cratering in the Solar System, Noordwijk, 8-12 May, 2006. Noordwijk: ESA, P.137-138.
29. Schultz P.H., Harris R.S., Tancredi G. and Ishitsuka J. 2008. Implications of the Carancas meteorite impact // 39th Lunar and Planetary Science Conference, Houston, Texas. 

 

Комментарии к статье

 ***

Статья содержит обсуждение некоторых сведений о своеобразных отрицательных формах рельефа, обнаруженных на севере России в 2014 году, а также вопросы их происхождения. Кратероподобные формы рельефа, о которых идет речь, кратко описаны в ряде публикаций и в Интернете. Автором статьи не производились какие-либо наблюдения и исследования в районах их нахождения, так что статья, по существу, ничего не добавляет к имеющимся фактическим данным. Эти данные указывают на земное (а не космическое, как предполагает автор) происхождение кратероподобных впадин. Приводимые доводы в пользу импактной природы этих объектов основаны на догадках или ошибочны. В обширном списке публикаций (29 названий!), ссылки на которые якобы должны подтвердить точку зрения автора, лишь некоторые содержат надежные материалы. Их рассмотрение показывает, что эта точка зрения противоречит имеющимся твердо установленным данным о явлении импактного кратерообразования. Известные и хорошо изученные кратеры и воронки, связанные с выпадением крупных метеоритов, имеют мало общего с найденными на Ямале и в других местах объектами. Ряд приводимых рассуждений о механизмах воздействия выпадающих сверхскоростных космических тел на приповерхностные слои горных пород не выдерживают критики: так, например, утверждение, что эти тела могут пробить породы мишени на глубину, во многие десятки или даже сотню раз превышающую их диаметр. Для неспециалистов статья может создать иллюзию некоторого объективного научного рассмотрения вопроса, однако, на самом деле, демонстрирует лишь непрофессиональное увлечение некоей гипотезой. Автор прав, указывая на необходимость всеобъемлющего исследования феномена, но, как представляется рецензенту, оно должно опережать малообоснованные предположения.

Виктор Масайтис, доктор геолого-минералогических наук, Заслуженный деятель науки РФ, руководитель отдела петрологии Всероссийского научно-исследовательского геологического института им. А.П. Карпинского (ВСЕГЕИ, г. Санкт-Петербург).

 ***

Ударные кратеры представляют собой углубления в земле, глубина которых в несколько раз (для больших кратеров в несколько десятков раз) меньше диаметра. Подобные углубления могут возникать и по другим, чисто земным, причинам. Например, маары - кратеры, образующиеся при некоторых типах фреатомагматических извержений. Доказательством ударного происхождения кратера является наличие следов ударного метаморфизма (структурных изменений, вызванных прохождением сильной ударной волны), иридиевые аномалии, специфические морфология и структура депрессии (все это подробно описано в монографии Мелоша, на которую автор ссылается). Геологические структуры, описанные в рецензируемой работе, ни по каким признакам не похожи на ударные кратеры. 

Со времен гипотезы Барринджера 1905 наука продвинулась заметно вперед, и в настоящее время известно, что "сверхскоростные баллистические тела" плавятся и испаряются при ударе, не могут создавать глубокие узкие каналы. Глубина ударного кратера может быть в 10 раз больше размера ударника, но диаметр кратера при этом будет, как минимум, в несколько раз больше его глубины.  

Мне кажется, что "внешняя гипотеза" автора совершенно не обоснована, а приводимые им аргументы свидетельствуют о недостаточном понимании механики кратерообразования.

Валерий Шувалов, доктор физико-математических наук, доцент МФТИ, заведующий лабораторией математического моделирования геофизических процессов ИДГ РАН. ИсследовательТунгусского феномена, падения Челябинского метеорита.

***

К сожалению, тематика Вашей статьи не относится к сфере интересов метеорной астрономии, а связь Антипаютинского тела с астероидом 2013 SW24 и, тем более, с метеорным потоком Секстантиды весьма условна. 

В течение суток действует несколько десятков метеорных потоков разной степени активности, и утверждать о прямой связи «тела», якобы вызывавшего появление данной воронки, не совсем правомерно с точки зрения фундаментальной науки. 

Для точного отождествления тела, пролетевшего в атмосфере Земли и (или) упавшего на Землю, необходимо знание его орбитальных характеристик. В отсутствие самого тела и данных о его пролете в атмосфере (в т.ч. инфразвуковых регистраций и наблюдений, сделанных со спутников) невозможно сделать какие-либо заключения. Следует также отметить, что в настоящее время нет ни одного прямого доказательства астероидного происхождения метеоров и метеоритов.

Вопрос об образовании метеоритных кратеров как ударного, так и взрывного происхождения хорошо изучен современными геологами и специалистами по метеоритике в частности, которые без труда смогут сделать авторитетные заключения о природе провала грунта как по прямым (форме и глубине воронки), так и по косвенным признакам, например, по наличию коэсита - признаку высоких давлений, возникающих при ударах.

Кроме того, на дне воронки был обнаружен снег, который не может там быть в случае импактного воздействия тела, в результате которого выделяется большое количество энергии, даже при условии, что тело целиком или частично состояло из замороженных летучих веществ и летело с минимальной скоростью 100-200 м/с.

Владислав Леонов, кандидат физико-математических наук, научный сотрудник ИНАСАН.

 

Узнал сам? Поделись с друзьями

Подпишитесь на рассылку лучших материалов за неделю.

Поверьте, это того стоит! 30 000 подписчиков уже с нами.

Новости партнеров

Рейтинги

Рейтинг репутации вузов: Топ-50 вузов в сфере «технические, естественно-научные направления и точные науки»

«Эксперт РА» впервые подготовил рейтинги репутации вузов по техническим и экономическим направлениям. Списки 50 лучших вузов в этих сферах сформированы по итогам масштабных опросов, проведенных агентством в 2012-2014 годах. В ходе исследований было получено свыше 15 тысяч оценок респондентов из 78 регионов России. В интернет-голосовании участвовали 4 группы опрашиваемых: преподаватели, представители научного сообщества, работодатели, студенты и выпускники.

Рейтинг вузов России, 2015 г.

Рейтинговое агентство RAEX («Эксперт РА») при поддержке фонда Олега Дерипаска «Вольное Дело» составило четвертый ежегодный рейтинг вузов России. При подготовке рейтинга использовались статистические показатели, а также проводились масштабные опросы среди 17,4 тыс. респондентов: работодателей, представителей академических и научных кругов, студентов и выпускников.

Поделиться