ЛАБОРАТОРИЯ МЕТЕОРИТИКИ ГЕОХИ РАН

15 февраля 2013 года в 09:22 (03:22 UTC) на территорией Челябинской области пролетел болид со сверхзвуковой скоростью и яркой вспышкой света по траектории СВВ-ЮЗЗ по направлению(Челябинск-Чебаркуль-Сатка). Акустическая волна болида принесла заметные разрушения - в виде разбитых стекол и мелких разрушений ветхих зданий. Вероятное место падения обломков болида - озеро Чебаркуль близ полуострова Крутик, с. Куваши (возле г. Златоуст), с. Звягино.Разрушения от акустической волны при вхождение космического тела со сверхзвуковой скоростью в плотные слои атмосферы зафиксированы в Челябинске, Еманжелинске, Еткуле, Копейске, Коркино, Чебаркуле, Южноуральске, Златоусте, Троицке, Розе, Увельском и Красноармейском районах.

Обновление 11 ноября 2013 года

ЧЕЛЯБИНСКОЕ ВЗРЫВНОЕ СОБЫТИЕ, ОЦЕНКА УЩЕРБА, СБОР И ХАРАКТЕРИСТИКА МЕТЕОРИТНОГО ВЕЩЕСТВА
(Chelyabinsk Airburst, Damage Assessment, Meteorite Recovery and Characterization)

Olga P. Popova¹, Peter Jenniskens^2,3,*, Vacheslav Emel'yanenko⁴, Anna Kartashova⁴, Eugeny Biryukov⁵, Sergey Khaibrakhmanov⁶, Valery Shuvalov¹, Yurij Rybnov¹, Alexandr Dudorov⁶, Victor I. Grokhovsky⁷, Dmitry D. Badyukov⁸, Qing-Zhu Yin⁹, Peter S. Gural², Jim Albers², Mikael Granvik¹⁰, Läslo G. Evers^11,12, Jacob Kuiper¹¹, Vladimir Kharlamov¹, Andrey Solovyov¹³, Yuri S. Rusakov¹⁴, Stanislav Korotkiy¹⁵, Ilya Serdyuk¹⁶, Alexander V. Korochantsev⁸, Michail Yu. Larionov⁷, Dmitry Glazachev¹, Alexander E. Mayer⁶, Galen Gisler¹⁷, Sergei V. Gladkovsky¹⁸, Josh Wimpenny⁹, Matthew E. Sanborn⁹, Akane Yamakawa⁹, Kenneth L. Verosub⁹, Douglas J. Rowland¹⁹, Sarah Roeske⁹, Nicholas W. Botto⁹, Jon M. Friedrich^20,21, Michael E. Zolensky²², Loan Le^23,22, Daniel Ross^23,22, Karen Ziegler²⁴, Tomoki Nakamura²⁵, Insu Ahn²⁵, Jong Ik Lee²⁶, Qin Zhou^{27, 28}, Xian-Hua Li²⁸, Qiu-Li Li²⁸, Yu Liu²⁸, Guo-Qiang Tang²⁸, Takahiro Hiroi²⁹, Derek Sears³, Ilya A. Weinstein⁷, Alexander S. Vokhmintsev⁷, Alexei V. Ishchenko⁷, Phillipe Schmitt-Kopplin^30,31, Norbert Hertkorn³⁰, Keisuke Nagao³², Makiko K. Haba³², Mutsumi Komatsu³³, and Takashi Mikouchi³⁴ (The Chelyabinsk Airburst Consortium). ¹ Institute for Dynamics of Geospheres of the Russian Academy of Sciences, Leninsky Prospect 38, Bldg. 1, Moscow, 119334, Russia. ² SETI Institute, 189 Bernardo Ave, Mountain View, CA 94043, USA. ³ NASA Ames Research Center, Moffett Field, Mail Stop 245-1, CA 94035, USA. ⁴ Institute of Astronomy of the Russian Academy of Sciences, Pyatnitskaya 48, Moscow, 119017, Russia. ⁵ Deptartment of Theoretical Mechanics, South Ural State University, Lenin Avenue 76, Chelyabinsk, 454080, Russia. ⁶ Chelyabinsk State University, Bratyev Kashirinyh Street 129, Chelyabinsk, 454001, Russia. ⁷ Institute of Physics and Technology, Ural Federal University, Mira Street 19, Yekaterinburg, 620002, Russia. ⁸ Vernadsky Institute of Geochemistry and Analytical Chemistry of the RAS, Kosygina Street 19, Moscow, 119991, Russia. ⁹ Deptartment of Earth and Planetary Sciences, University of California at Davis, Davis, CA 95616, USA. ¹⁰ Department of Physics, University of Helsinki, P. O. Box 64, 00014 Helsinki, Finland. ¹¹ Koninklijk Nederlands Meteorologisch Instituut, P. O. Box 201, 3730 AE De Bilt, the Netherlands. ¹² Department of Geoscience and Engineering, Faculty of Civil Engineering and Geosciences, Delft University of Technology, PO Box 5048, 2600 GA Delft, the Netherlands. ¹³ Tomsk State University, Lenina Propsect 36, Tomsk, 634050 Russia. ¹⁴ Research and Production Association "Typhoon", fl. 2, 7 Engels Street, Obninsk, 249032, Russia. ¹⁵ Support Foundation for Astronomy "Ka-Dar", P.O. Box 82, Razvilka, 142717 Russia. ¹⁶ Science and Technology Center of the Social and Youth Initiatives Organization, 3-12-63 Udal'tsova Street, Moscow, 119415, Russia. ¹⁷ University of Oslo, Physics Building, Sem Saelands Vel 24, 0316 Oslo, Norway. ¹⁸ Institute of Engineering Sciences Urals Branch of the Russian Academy of Sciences, Komsomolskaya Street 34, Yekaterinburg, 620049, Russia. ¹⁹ Center for Molecular and Genomic Imaging, University of California, Davis, Davis, CA 95616, USA. ²⁰ Department of Earth & Planetary Sciences, American Museum of Natural History, New York, NY 10024, USA. ²¹ Department of Chemistry, Fordham University, Bronx, NY 10458, USA. ²² Astromaterials Research and Exploration Science, NASA Johnson Space Center, Houston, TX 77058, USA. ²³ Jacobs Technology, 2224 Bay Area Blvd., Houston TX 77058, USA. ²⁴ Institute of Meteoritics, University of New Mexico, Albuquerque, NM 87131-0001, USA. ²⁵ Department of Earth and Planetary Materials Science, Tohoku University, Aramaki, Aoba, Sendai, Miyagi 980-8578, Japan. ²⁶ Division of Polar Earth-System Sciences, Korea Polar Research Institute, 26 Songdomi rae, Yeonsu-gu, Incheon 406-840, Korea. ²⁷ National Astronomical Observatories, Beijing, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100012, China. ²⁸ State Key Laboratory of Lithospheric Evolution, Institute of Geology and Geophysics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100029, China. ²⁹ Deptartment of Geological Sciences, Brown University, Providence, RI 02912, USA. ³⁰ Analytical BioGeoChemistry, Helmoltz Zentrum Muenchen, Ingoldstäter Landstrasse 1, D-85764 Obeschleissheim, Germany. ³¹ Technical University Muenchen, Analytical Food Chemistry, Alte Akademie 10, 85354 Freising, Germany. ³² Geochemical Research Center, The University of Tokyo, 7-3-1 Hongo, Bunkyo-ku, Tokyo 113-0033, Japan. ³³ Waseda Institute for Advanced Study, Waseda University, 1-6-1 Nishiwaseda, Shinjuku, Tokyo 169-8050, Japan. ³⁴ Department of Earth and Planetary Science, The University of Tokyo, 7-3-1 Hongo, Bunkyoku, Tokyo 113-0033, Japan.

В престижном журнале Science опубликована статья (DOI: 10.1126/science.1242642), посвященная различным аспектам Челябинского события, вызванного входом в атмосферу крупного космического объекта 15 февраля 2013. Статья объединила результаты 59 исследователей из девяти стран. Ведущими авторами являются российские исследователи из институтов Российской Академии наук:
- Института динамики геосфер (ИДГ РАН: Ольга Попова, Валерий Шувалов, Юрий Рыбнов и др.),
- Института астрономии (ИНАСАН: Вячеслав Емельяненко, Анна Карташова),
- Института геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского (ГЕОХИ: Дмитрий Бадюков, Александр Корочанцев),
а также
- Челябинского (ЧелГУ: Сергей Хаибрахманов, Александр Дудоров и др.),
- Южно-Уральского (ЮУГУ: Евгений Бирюков) государственных университетов
- и Уральского Федерального университета (УрФУ: Виктор Гроховский, Михаил Ларионов и др.).
Важная роль в работе принадлежит
- Питеру Дженнискенсу (SETI и NASA-Ames),
и другим зарубежным исследователям, в том числе Дереку Сирзу (NASA-Ames), Майклу Золенски (NASA-JSC) и Кенжу Йену (University of California at Davis).

Одна из уникальных особенностей Челябинского события состоит в том, что впервые в истории имеется большое количество видео- и фотоматериалов, зафиксировавших вход и полет тела в атмосфере Земли. Помимо фото- и видеоматериала, имеется большой объем свидетельств и впечатлений очевидцев события и различных инструментальных данных (инфразвуковые, сейсмические регистрации итд).

Вскоре после события было организовано несколько экспедиций на место падения, в том числе поиск и сбор метеоритных фрагментов проводился экспедициями УрФУ, ГЕОХИ и ЧелГУ.

Разнообразные данные (показания очевидцев, фото- и видео- материалы, данные о разрушениях, в том числе официальные итд) были собраны в ходе экспедиции РАН на место события 9-26 марта 2013 г., организованной Институтом динамики геосфер и Институтом астрономии , поддержанной ЧелГУ и ЮУрГУ, к которой присоединился и Питер Дженнискенс. Показания очевидцев были дополнены данными, собранными путем интернет-анкетирования, проведенного фондом поддержки астрономии Ка-Дар (Станислав Короткий и др.).

Кроме сбора и проверки фактического материала экспедиция посетила целый ряд мест, с которых были сделаны наиболее информативные видеозаписи полета болида, и провела там астрономическую съемку, что дало возможность определить точную траекторию полета болида и скорость входа космического объекта в атмосферу, чуть более 19 км/c, немного быстрее, чем ранее сообщалось.

Одной из задач полевых исследований было выяснение всех обстоятельств, сопровождавших формирование и распространение ударной волны, которая привела к возникновению обширной области повреждений и вызвала более 1200 обращений за медицинской помощью. Предыдущие падения, такие как астероид TC₃2008 в Судане или метеорит Sutters Mill в Калифорнии в прошлом году, были гораздо меньше по энергии. Оценки энергии по инфразвуковым данным, по интенсивности излучения, по размерам области заметных разрушений позволили оценить энергию Челябинского события в примерно 500 кт ТНТ, в 100 раз больше, чем для Sutters Mill.

Моделирование наблюдательных данных позволило оценить начальный размер космического объекта в 18-20 м, свечение фрагментов на низких высотах (ниже 20 км) дало возможность предположить существование крупных фрагментов, вероятно достигших поверхности. Высота максимальной яркости оценена приблизительно в 30 км. Для наблюдателей вблизи траектории яркость вспышки превышала солнечную, доля ультрафиолетового излучения оказалась достаточно велика, чтобы в ряде случаев вызвать солнечные ожоги. Большинству удалось избежать заметного повреждения глаз, отведя взгляд в сторону. Максимум яркости соответствовал моменту катастрофического разрушения объекта, именно в это время образовались те множественные фрагменты, которые позже были найдены как метеориты в протяженной области к югу от Александровки до Депутатского и Тимирязевского. Полное количество метеоритного материала оценивается в 4000-6000 кг, что составляет только 0.03-0.05% начальной массы. Большая часть начальной массы (более 70%) испарилась, пыль, образовавшаяся при разрушении, также составила заметную долю. На высоте около 30 км в результате разрушения сформировалось тормозящееся облако мелких фрагментов и паров, фрагменты эффективно испарялись благодаря излучению. Облако затормозилось на высоте около 26 км, оно оставалось настолько горячим, что светилось оранжевым. Двойной след, наблюдавшийся за телом с самого начала, образуется при всплытии горячего газа и образовании двух цилиндрических вихрей. Такой же двойной след виден и за крупными фрагментами, которые уцелели после основного разрушения, один из фрагментов упал в озеро Чебаркуль.

Исследователи из УрФУ собрали мелкие фрагменты метеорита вблизи 7-ми метровой полыньи на льду озера вскоре после падения и установили тип вещества метеорита. Чуть позже, используя специализированный магнетометр, они определили возможное местоположение крупного фрагмента на дне озера. Через 8 месяцев после падения (16 октября) крупнейший фрагмент метеорита массой около 600 кг был поднят из ила на дне озера с глубины примерно 20 м.

Впервые падение метеорита зафиксировано видеокамерой. Частная камера наблюдения была направлена в сторону озера. На записи видно, как поднимается облако льда и пыли и затем относится ветром. Скорость падения составила чуть больше 200 м/c.

Экспедиция РАН посетила более 50 населенных пунктов, чтобы составить карту разрушений и опросить свидетелей. Область заметных повреждений имеет форму бабочки, и, в направлении, перпендикулярном траектории, простирается на 90 км в каждую сторону. Челябинск, с его более чем миллионным населением, оказался как раз в зоне разрушений. Форма поврежденной области согласуется с тем фактом, что энергия метеороида выделялась не в одной точке, а вдоль значительного участка траектории. Заметная доля энергии выделилась во время основного разрушения, но времена прихода ударной волны в различные населенные пункты позволяют заключить, что за формирование ударной волны отвечает выделение энергии на протяженном участке траектории (до высот около 23 км).

Образцы метеоритов, собранные вскоре после падения, были предоставлены целому ряду лабораторий для изучения профессором ЧелГУ Дудоровым. Большой интерес представлял вопрос, почему космический объект настолько разрушился на высотах около 30 км.

В веществе метеорита присутствуют ударные прожилки, и при нагружении, он разрушается вдоль этих прожилок. Прожилки стекловидного расплава сформировались при мощном ударе по родительскому телу метеороида, что привело к растрескиванию тела и проникновению металл-сульфидного расплава в эти трещины. В некоторых случаях это повышает механическую прочность метеорита, но Челябинский метеороид был ослаблен этим эффектом.

Этот удар, по-видимому, произошел много позже формирования Солнечной системы, примерно через 115 миллионов лет, много позже, чем у других известных хондритов того же LL типа.

Орбита Челябинского метеороида показывает, что он мог происходить из астероидов группы Флоры в поясе астероидов.

Статья содержит приложение на 132 страницах с детальным описанием исследований.

БЛАГОДАРНОСТИ:

Полевые исследования, проведенные Российской Академией наук были поддержаны Институтом динамики геосфер РАН, грантами Программы 22 Президиума РАН “Фундаментальные процессы исследований и освоения Солнечной системы" и в Федеральной целевой программы “Научные и научно-педагогические кадры инновационной России”на 2009–2013 годы".

Полевые отряды УрФУ также получили поддержку в рамках Федеральной целевой программы “Научные и научно-педагогические кадры инновационной России”на 2009–2013 годы".

Питер Дженнискенс был поддержан грантом программы NASA Near Earth Object Observation, Кенжу Йен и Майкл Золенски были поддержаны в рамках программы NASA Cosmochemistry, Майкл Гравник - Академией Финляндии.

Участники полевых исследований и все авторы статьи благодарят:

- сенатора от Челябинской области Константина Цыбко за содействие;

- губернатора Челябинской области Михаила Юревича и сотрудников его администрации за помощь в получении информации и решении транспортных проблем;

- сотрудников Центра управления в кризисных ситуациях ГУ МЧС России по Челябинской области Александра Волобуева и Павла Екимова за информацию о разрушениях;

- сотрудников и руководителя Челябинского центра по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды, администрацию угольного разреза "Коркинский" и технического директора Владимира Петрова, сотрудника ОАО Челябинскгазком Сергея Малясова, администрацию г. Еманжелинск за предоставленную информацию;

- генерального директора компании Интерсвязь Эдуарда Калинина за предоставленные видеозаписи;

- директора городского рынка г.Коркино Дениса Колесника, сотрудников компании такси Класс г. Белорецк, сотрудников гостиницы пос. Первомайский за предоставленную возможность в ночное время провести съемку, необходимую для астрономической привязки видеозаписей полета болида;

- мэра г.Чебаркуль Андрея Орлова и администрацию города за помощь в работе в районе полыньи на озере Чебаркуль;

- Геннадия Ионова, за астрономическую привязку в г.Снежинск и предоставление видеозаписи с камеры Николая Мельникова;

- Николая Мельникова за разрешение использовать запись с его видеокамеры:

- Артема Бурданова за помощь в проведении астрономической съемки в Каменск-Уральском, Верхней Пышме и Екатеринбурге;

- Дениса Сивьюка за изображение траектории полета метеорита, зафиксированное аэродромным локатором ;

- Николая Иванова за видеозапись, сделанную в поселке Первомайский;

- авторов видеозаписей, использованных в работе: Александра Якушенкова, Павла Гридневского, Никиту Сонина, Александра Иванова, Александра Захарова, Максима Севьюкова, Екатерину Прокудину, пользователей с никами Юлия Рыжая и Nek Rosato;

- авторов фотографий, использованных в работе: Евгения Творогова, Марата Ахметвалеева, Евгения Андреева, Виктора Губаря, Вячеслава Кубрина, Андрея Яранцева, пилота рейса Aeroflot 1639 Сергея Валерьяновича;

- Сергея Петухова, Игоря Талюкина (Музей истории мироздания, г.Дедовск), Mark Boslough (Sandia National Laboratories) за предоставленные образцы метеоритов;

- Ulrich Johann (Astrium Satellites GmbH) за вычисление положения полыньи на озере Чебаркуль по данным спутника Pléiades 1A;

- David F. Blake за предоставление петрографического микроскопа;

- Ирину Трубецкую (ИДГ РАН), Михаила Шелякова (ИНАСАН) за сбор и географическую привязку фото и видеоматериалов;

- Анну Скрипник (ГЕОХИ РАН) за помощь в составлении интернет-анкеты;

- Михаила Назарова (ГЕОХИ РАН) за классификацию метеорита;

- Марину Иванову, Кирилла Лоренца, Светлану Демидову, Константина Рязанцева, Дмитрия Садиленко (ГЕОХИ РАН) за информацию о собранном метеоритном веществе и его классификацию;

- Сергея Замоздру (ЧелГУ) за предоставленные данные;

- Андрея Кочерова (ЧелГУ) за информацию о фрагментах, поднятых из озера;

- туристов турклуба "Романтик" УрФУ за сбор информации и фрагментов вдоль траектории болида от Еманжелинки до Травников;

- Валерия Богдановского, Евгения Творогова, Вячеслава Кубрина и других жителей Челябинской и Свердловской областей, предоставивших информацию о находках метеоритов и их координатах;

- жителей Челябинской области Казанцеву А.Г., Сухорукова Д.А., Пузина А.В., Закирова Р. за передачу ученым свежевыпавших фрагментов метеорита;

- Валерия Богдановского, Евгения Творогова, Вячеслава Кубрина, Тимофея и Леонида Ильиных и других жителей Челябинской и Свердловской областей, предоставивших информацию о находках метеоритов и их координатах;

- очевидцев события Евгению Светлову, Владимира Петрова, Александра Полонского, Владимира Бычкова, Завьялову Наталью, Пивоварову Галину, семью Бирюковых, Грудинина Станислава, сотрудников абонентской группы «Челябинск энергосбыт» и других жителей Челябинской, Свердловской областей и Республики Башкирия, описавших свои впечатления в личной беседе или принявших участие в интернет-анкетировании;

НАШИ КОЛЛЕГИ:

Лаборатория метеоритики ГЕОХИ РАН

Институт динамики геосфер Российской академии наук

Институт астрономии РАН

Челябинский государственный университет

Уральский федеральный университет

Южно-Уральский государственный университет

Фонд поддержки астрономии Ка-Дар