Apokalipsa czy czarna dziura

"I trzeci anioł zatrąbił: i spadła z nieba wielka gwiazda, płonąca jak pochodnia, a spadła na trzecią część rzek i na źródła wód. A imię gwiazdy zowie się Piołun." (Apokalipsa św. Jana 8, 10-11)

To była 7.02 rano, 30 czerwca 1908 r. (według kalendarza juliańskiego). Nad rzeką Podkamienna Tunguska na Środkowej Syberii w wyniku eksplozji zostały powalone drzewa w promieniu 40 kilometrów (około 80 mln drzew na powierzchni równej pięciu średniej wielkości naszym powiatom). Wybuch widziano jako jasną poświatę na niebie z odległości 1,5 tys. kilometrów. Huk dotarł tysiące kilometrów od miejsca zdarzenia, a wstrząs zarejestrowano na całym świecie.

Meteorytem w miasto

Fala uderzeniowa (taka, której huk słyszymy np. przy przekraczaniu przez samolot bariery dźwięku) wywołała wstrząs sejsmiczny, którego siłę ocenia się na 5 w skali Richtera, choć to przybliżenie - skalę tę wprowadzono dopiero w 1935 roku. Wahania ciśnienia atmosferycznego wywołane wybuchem odnotowano w Wielkiej Brytanii, a rozjaśnienie nieba i zmniejszenie przezroczystości atmosfery przez uniesiony eksplozją pył - na całym świecie. Energię uwolnioną w wybuchu ocenia się na równoważną około 15 megatonom TNT, czyli około tysiąc razy większą niż energia bomby zrzuconej na Hiroszimę i tylko trzy razy mniejszą od energii największej bomby zdetonowanej kiedykolwiek przez człowieka - Car Bomby, odpalonej na Nowej Ziemi przez Rosjan w 1961 roku.

Było to najpotężniejsze uderzenie "meteorytu" w Ziemię nad lądem w najnowszej historii. Inne zdarzenia tego typu były o wiele słabsze. Np. nad rzeką Curuçá w Amazonii w 1930 r. energia zdarzenia wyniosła około 1 megatonę, a w 2002 r. na Morzu Egejskim - około 26 kiloton TNT. Nie wiemy jednak, ile i jak silnych wybuchów miało miejsce nad oceanami.

Dziennikarze często piszą, że gdyby do upadku "meteorytu tunguskiego", jak najczęściej nazywa się to zjawisko, doszło 4 godziny i 41 minut później, to wskutek dobowego obrotu Ziemi z powierzchni planety zniknąłby Petersburg. Gdyby opóźnienie wynosiło 5 godzin i 32 minuty to zagładzie uległby Sztokholm, a gdyby 6 godzin i 4 minuty - Oslo. Oczywiście, jest to nieprawda. Po pierwsze, miasta te leżą na zbliżonej, ale jednak różnej o około dwa stopnie szerokości geograficznej od miejsca zdarzenia, którego współrzędne wynoszą 62°N, 101°E. Zjawisko byłoby więc przerażające dla mieszkańców, posypałoby się dużo szkła, byłyby ofiary, ale ground zero leżałoby około 200 km od tych metropolii. Poza tym, gdyby tor pocisku był inny, to byłby inny w ogóle i nie różniłby się tylko momentem uderzenia.

O dziwo, na Syberii prawdopodobnie nikt nie zginął, a przynajmniej nic o tym nie wiadomo. Upadek meteorytu lub komety nastąpił bowiem na niemal niezamieszkanym terenie. Ryszard Kapuściński często zwracał uwagę, że przelatując z jednego kontynentu na drugi, widzimy pod sobą przede wszystkim rozległe, puste obszary. Ponadto 3/4 powierzchni naszej planety pokrywają morza i oceany. Trafić meteorytem w miasto wcale nie jest tak łatwo.

Odpadki z budowy

Obiekty spadające z Kosmosu na powierzchnię Ziemi i innych ciał w Układzie Słonecznym to kosmiczny gruz, jaki pozostał po okresie formowania się systemu około 4,5 mld lat temu. Tak jak po każdym ukończeniu budowy zostaje na jej placu dużo potłuczonych cegieł, jakieś pręty i belki, rozsypany piasek i cement, tak w Układzie Słonecznym zostało dużo resztek, które nie wkomponowały się w planety i ich księżyce. Na samym początku dochodziło więc do prawdziwie katastrofalnych zdarzeń - wypadków budowlanych na kosmiczną skalę. Prawdopodobnie Ziemia, tuż po swoich narodzinach, zderzyła się z ciałem wielkości Marsa. Z wyrwanego z niej materiału powstał wtedy nasz Księżyc. Uczeni powszechnie sądzą, że wodę nasza planeta zawdzięcza kometom, które w dużej części zbudowane są z lodu. Bombardując powierzchnię Ziemi, dostarczyły one tego bezcennego związku chemicznego - pierwotna woda musiała wyparować, bo powstająca Ziemia musiała być gorąca. Przypuszcza się, że zagłada dinozaurów mogła być spowodowana gwałtowną zmianą klimatu, będącą skutkiem uderzenia wielkiego meteorytu (o średnicy większej niż 10 km) lub komety. Krater meteorytowy na Jukatanie pochodzi z tego samego okresu, w którym wyginęły wielkie gady - około 65 milionów lat temu - a wyzwolona tam energia wynosiła około 100 teraton (czyli 100 000 000 000 000) TNT - około 10 mln razy więcej niż energia wybuchu tunguskiego.

Pomiędzy Marsem i Jowiszem jest miejsce na jeszcze jedną planetę - jak na fasadzie domu aż się czasem prosi o przywracające symetrię okno czy balkon. Zamiast niej widzimy tam pas planetoid - dużych skał o rozmiarach od kilku do kilkuset kilometrów. Być może z jakichś powodów planeta nie zdołała tam powstać, ale też może została rozbita w wyniku potężnego zderzenia.

Początki istnienia Układu Słonecznego były okresem porządkowania. Kosmiczny gruz opadał na planety i ich księżyce. Międzyplanetarna przestrzeń robiła się coraz bardziej pusta. Choć do dziś, w naprawdę ciemnych w nocy miejscach, z dala od świateł, wprawne oko astronoma wypatrzy jasny pas światła zodiakalnego. To świeci planetarny pył wirujący wokół Słońca w tej samej zodiakalnej płaszczyźnie co planety.

O tym okresie odkurzania pierwotnego Układu Słonecznego świadczy pokryta kraterami powierzchnia Księżyca, na której widzimy niezliczoną ilość blizn - kraterów o rozmiarach od milimetrów do dziesiątków kilometrów. Ziemia, znajdująca się w tym samym miejscu w Układzie Słonecznym co Księżyc, była przez kosmiczne pociski traktowana podobnie. Nie widzimy na naszej planecie tylu śladów, bo jest ona, w przeciwieństwie do Księżyca, otoczona atmosferą, która stanowi ochronną otulinę. Drobne meteoryty wpadając do niej, rozpalają się, topią, parują i ślad po nich nie zostaje. Mówimy wtedy, że spadła gwiazda. Te większe też rozpalają się do czerwoności, ich powierzchnia ulega stopieniu, ale jeśli są dostatecznie duże, to mogą w całości, lub po rozpadnięciu się na części, spaść na Ziemię. Odnalezione, trafiają do laboratoriów i muzeów. Dostarczają bardzo ważnych informacji o tym, jak i kiedy powstał nasz układ planetarny.

Także w Polsce dochodziło niedawno do upadku większych meteorytów. Np. w 1841 r. w okolicy dzisiejszego Wilkanowa koło Zielonej Góry upadł ważący około 1 kg meteoryt. W trakcie lotu rozpadł się przynajmniej na dwa kawałki. Dla upamiętnienia tego zdarzenia zbudowano w Zielonej Górze Wieżę Braniborską, w której dziś znajduje się Instytut Astronomii Uniwersytetu Zielonogórskiego. W 1868 r. w okolicach Pułtuska spadł meteoryt, który w atmosferze rozpadł się na dziesiątki tysięcy fragmentów. Największy z nich waży około 9 kg. Łączna masa wszystkich fragmentów jest oceniana na około 9 ton. Na Ziemi z trudem odnajdujemy jednak kratery meteorytowe. Po pierwsze, większość obiektów spala się zupełnie lub przynajmniej rozdrabnia w powietrzu, a po drugie, następuje erozja - woda, deszcz, mróz, wiatr, rośliny robią swoje. Odnajdujemy jednak kratery tam, gdzie albo były one naprawdę wielkie, jak na Jukatanie (180 km średnicy), albo tam, gdzie erozja jest słabsza (np. na pustyni), a upadek nastąpił niedawno, jak w przypadku Krateru Barringera, na pustynie w Arizonie. Jego średnica to około 1200 metrów, a uderzenie meteorytu o rozmiarach ok. 10-50 metrów nastąpiło około 5 do 50 tysięcy lat temu).

Rozbiło się UFO

Pomimo że katastrofa tunguska wydarzyła się w "wieku pary i elektryczności" oraz postępu naukowego we wszystkich dziedzinach, to ze względu na oddalenie tego regionu nie podejmowano ekspedycji badawczych. Dopiero w 1921 r. rosyjski mineralog Leonid Kulik (1883-1942) przekonał Radziecką Akademię Nauk do zorganizowania wyprawy. O dziwo, argumentem była chęć pozyskania meteorytowego żelaza dla zrujnowanej wojnami gospodarki. Przypuszcza się, że pierwotne ludy również w ten sposób pozyskiwały żelazo. Ekspedycja dotarła do ground zero w 1927 r., 19 lat po zdarzeniu. Nie znaleziono krateru.

Odtąd zaczęto wysuwać najdziksze i najdziwniejsze spekulacje. Sprzyjała temu atmosfera Zimnej Wojny, izolacja regionu i radziecka skłonność do tajemnicy.

Pierwszą, naturalną dla miejscowej ludności hipotezą, było założenie, że właśnie zaczął się koniec świata. Katastrofę miała spowodować apokaliptyczna Gwiazda Piołun. Kierownik stacji meteorologicznej w Kierensku zanotował, że miejscowa ludność masowo gromadziła się wokół siedziby arcybiskupa, oczekując na instrukcje. Tę wersję uprawdopodobniała też epidemia czarnej ospy dziesiątkująca wtedy mieszkańców regionu. Na szczęście świat się wciąż kręci, co ostatecznie obala hipotezę o końcu świata w 1908 r.

Poważniejsze hipotezy też były oparte na najdzikszych spekulacjach. W 1989 r. wysunięto hipotezę, że katastrofa tunguska była naturalną bombą wodorową. Deuter zawarty w nietypowo dużej obfitości w komecie, sprasowany do wielkiej gęstości przez ciśnienie i początkową eksplozję chemiczną, miałby przejść reakcję fuzji jądrowej - taką, jaka zachodzi w bombie wodorowej. Ta teoria nie zyskała uznania fizyków, ponieważ ani nie jest zgodna z naszą wiedzą o składzie chemicznym komet, ani z tym, co wiemy o reakcjach termojądrowych.

Inna hipoteza mówiła, że z kosmosu spadł na Ziemię okruch antymaterii. Anihilacja z materią w atmosferze byłaby wprawdzie bardzo wydajna energetycznie, ale inne obserwacje wykluczają możliwość istnienia w kosmosie takich okruchów.

Oczywiście, jakżeby inaczej, zwolennicy teorii spiskowych i UFO też wtrącili swoje trzy grosze. Dla nich katastrofa tunguska była wypadkiem marsjańskiego statku o napędzie jądrowym, który znalazł się w tym rejonie, chcąc uzupełnić wodę z Bajkału. Tak robiła ludziom wodę z mózgów Turner Network Television w 1998 r. Przy okazji, paradoksalnie, obszar objęty katastrofą tunguską leży na trasie wystrzeliwanych z Bajkonuru pojazdów kosmicznych i przez lata sporo kosmicznego złomu opadło tam na ziemię. Na przykład 22 grudnia 1960 r., blisko ground zero spadł w trakcie nieudanej próby wystrzelenia piąty pojazd z serii Wostok z dwoma psami na pokładzie, które zresztą przeżyły katastrofę. W rejonie tym często kręcili się więc ludzie mający do czynienia z techniką kosmiczną, co sprzyjało fantastycznym spekulacjom.

Czarna dziura w skali mikro

Ale najciekawszą spośród zwariowanych, lecz jednak naukowych teorii, była hipoteza, że doszło do zderzenia Ziemi z miniaturową czarną dziurą. Problem, co dzieje się z gwiazdami lub planetami przy takim zderzeniu, jest niezwykle ciekawy, piękny i związany ze wszystkimi działami astrofizyki.

Takie miniaturowe czarne dziury mogłyby stanowić brakującą "ciemną materię" w Drodze Mlecznej, której bezskutecznie poszukują astronomowie. Problemem takich zderzeń zajmował się ostatnio Marek Abramowicz z Uniwersytetu w Göteborgu i Centrum Astronomicznego im. M. Kopernika PAN w Warszawie oraz jego studenci.

Jedynym momentem w całej historii wszechświata, kiedy mogły powstać takie czarne dziury, była najwcześniejsza chwila zaraz po Wielkim Wybuchu. Potem już nigdy i nigdzie materia nie była w takim stanie. Takie miniaturowe czarne dziury nie mogą jednak być zbyt małe. Zgodnie z przewidywaniem fizyka Stephena Hawkinga wyparowałyby zbyt szybko i nie dotrwałyby do naszych czasów albo parowałyby teraz, uwalniając promieniowanie, którego się nie obserwuje. Najmniejsza dopuszczana ich masa jest około bilion razy mniejsza niż masa Ziemi. Te czarne dziury nie mogą też być zbyt masywne, bo wywoływałyby nadmierny efekt mikrosoczewkowania gwiazd, którego w takiej liczbie też się nie obserwuje. Ich największa masa musi być około tysiąc razy mniejsza niż masa Ziemi. Jeśli te dziury mają masy bliższe tej górnej granicy, to musi ich być mało i szansa, że w ciągu całego wieku wszechświata choć raz zderzą się z Ziemią, jest znikoma. Tak więc najlepszymi kandydatkami na "ciemną materię" w Drodze Mlecznej i na sprawczynię katastrofy tunguskiej byłyby czarne dziury o masach około miliarda ton (biliard razy mniej masywne niż Ziemia). Tyle tylko że rozmiary takich czarnych dziur są nie tylko mniejsze niż rozmiary atomów, ale nawet jąder atomowych i samych cząstek elementarnych, z których jądra są zbudowane.

Takie czarne dziury przeleciałyby przez całą kulę ziemską, nie zderzając się z niczym ani jeden raz. Ich grawitacja też byłaby za słaba, by wywołać jakikolwiek skutek. Zatem odpowiedź na tytułowe pytanie, czy katastrofę tunguską wywołała Gwiazda Piołun czy czarna dziura, brzmi: ani jedno, ani drugie.

***

Wciąż nie mamy pewności, czym była katastrofa tunguska. Większość uczonych zgadza się jednak, że było to zderzenie z Ziemią komety lub małej planetoidy i jej eksplozja kilka kilometrów nad powierzchnią gruntu. Za kometą przemawia brak krateru (lód i dwutlenek węgla wyparowały przy wybuchu, a pył został wyrzucony do górnej atmosfery) i fragmentów obiektu oraz trwająca wiele dni poświata (kryształki lodu i pyłu w górnej atmosferze). Za małą planetoidą (około 60 metrów średnicy) przemawiają np. ślady mikrocząsteczek znalezione w latach 90. ubiegłego wieku w żywicy powalonych drzew.

Ostatnio wiele się mówi o budowie systemu zabezpieczającego nas przed nadlatującymi z kosmosu obiektami. Tylko czy zdobycie umiejętności spychania nadlatującego obiektu z zagrażającego nam toru nie będzie wykorzystane do zepchnięcia go na n i c h (naszych przeciwników)? Czy astronomia nie straci w ten sposób cnoty i nie przestanie być przez wszystkich kochana?