Вот как может наступить конец света и что мы можем с этим поделать

08.09.2021

В грязном многоквартирном доме, изолированном слоями висящих ковриков, последняя семья на Земле ютится у костра, плавя горшок с кислородом. Вырванная из-под солнечного тепла зловещая темная звезда, планета была изгнана в холодные дальние пределы Солнечной системы. Одинокий клан выживших должен отправиться в бесконечную ночь, чтобы собрать замороженные атмосферные газы, скопившиеся, как снег.

Если говорить о сценариях конца человечества, то это мрачное видение из рассказа Фрица Лейбера 1951 года «Ведро воздуха» является довольно отдаленной возможностью. Ученые, размышляющие над такими вещами, думают, что сами по себе катастрофы, такие как ядерная война или биоинженерная пандемия, скорее всего, нанесут нам удар. Однако ряд других экстремальных природных опасностей, включая угрозы из космоса и геологические потрясения здесь, на Земле, все еще могут разрушить жизнь в том виде, в каком мы ее знаем, разрушив развитую цивилизацию, уничтожив миллиарды людей или потенциально даже уничтожив наш вид.

Скачки электричества из-за солнечной бури потрясли телеграфистов в 1859 году; сегодня они могут нанести ущерб электросетям и электронике.

Однако, по словам Андерса Сандберга, исследователя катастроф из Института будущего человечества Оксфордского университета в Соединенном Королевстве, исследований по этому вопросу на удивление мало. В последний раз он проверил: «Работает больше о размножении навозных жуков, чем о человеческом исчезновении», - говорит он. «У нас могут быть неправильные приоритеты».

Частые стихийные бедствия средней тяжести, такие как землетрясения, привлекают гораздо больше средств, чем маловероятные апокалиптические бедствия. Предрассудки также могут действовать; например, ученые, которые первыми начали исследования ударов астероидов и комет, жаловались на то, что они столкнулись с повсеместным «фактором хихиканья». Сознательно или бессознательно, говорит Сандберг, многие исследователи считают катастрофические риски сферой фантастики или фэнтези, а не серьезной наукой.

Однако горстка исследователей упорно думает о немыслимом. По их словам, при наличии достаточных знаний и надлежащего планирования можно подготовиться к редким, но разрушительным стихийным бедствиям, а в некоторых случаях предотвратить их. Хихикайте сколько угодно, но выживание человеческой цивилизации может оказаться под угрозой.

Угроза первая: солнечные бури

Одна угроза для цивилизации может исходить не от слишком маленького солнца, как в рассказе Лейбера, а от слишком большого количества. Билл Муртаг видел, как это может начаться. Утром 23 июля 2012 года он сидел перед множеством разноцветных экранов в Центре прогнозирования космической погоды Национального управления океанических и атмосферных исследований в Боулдере, штат Колорадо, и наблюдал за двумя облаками энергичных частиц, известными как выброс корональной массы (CME), - от солнца и бочки в космос. Всего 19 часов спустя солнечная картечь пролетела мимо того места, где всего несколько дней назад находилась Земля. Ученые говорят, что если бы он попал в нас, мы бы все еще пошатнулись.

Теперь помощник директора по космической погоде в Управлении по науке и технологиям Белого дома в Вашингтоне, округ Колумбия, Муртаг проводит большую часть своего времени, размышляя о солнечных извержениях. НВМ не наносят прямого вреда людям, и их последствия могут быть впечатляющими. Направляя заряженные частицы в магнитное поле Земли, они могут вызывать геомагнитные бури, которые вызывают ослепительные полярные сияния. Но эти бури могут также вызвать опасные электрические токи в линиях электропередач на большие расстояния. Токи длятся всего несколько минут, но они могут вывести из строя электрические сети, разрушив высоковольтные трансформаторы, особенно в высоких широтах, где линии магнитного поля Земли сходятся по дуге к поверхности.

В 2012 году спутники отслеживали выброс корональной массы от Солнца, когда оно почти не касалось Земли.

Худшее событие CME в новейшей истории произошло в 1989 году, когда в Нью-Джерси сгорел трансформатор, в результате чего 6 миллионов человек в провинции Квебек в Канаде остались без электричества. Самое крупное из зарегистрированных событий - Кэррингтонское событие 1859 года, названное в честь британского астронома, который стал свидетелем сопутствующей солнечной вспышки, - было в 10 раз более интенсивным. Он послал обжигающие токи, пронизывающие телеграфные кабели, искры пожаров и шокирующие операторов, в то время как северное сияние плясало так далеко на юге, как Куба.

«Это было потрясающе», - говорит Патрисия Рейфф, космический физик из Университета Райса в Хьюстоне, штат Техас. Но если еще один шторм такого размера обрушится на сегодняшнюю инфраструктуру, по ее словам, «это повлечет за собой колоссальные последствия».

Некоторые исследователи опасаются, что еще одно событие, подобное Каррингтону, может уничтожить от десятков до сотен трансформаторов, погрузив огромные части целых континентов в темноту на недели или месяцы, а может быть, даже на годы, говорит Муртаг. Это потому, что изготовленные по индивидуальному заказу заменяющие трансформаторы размером с дом нельзя купить с полки. Производители трансформаторов утверждают, что такие опасения преувеличены и что большая часть оборудования выживет. Но Томас Овербай, инженер-электрик из Университета Иллинойса, Урбана-Шампейн, говорит, что никто не знает наверняка. «У нас не так много данных, связанных с большими штормами, потому что они очень редки», - говорит он.

Ясно то, что повсеместные отключения электроэнергии могут иметь катастрофические последствия, особенно в странах, которые зависят от высокоразвитых электрических сетей. «Мы проделали изумительную работу, создав большую уязвимость для этой угрозы», - говорит Муртаг. Информационные технологии, топливопроводы, водяные насосы, банкоматы - все, что есть пробки, станет бесполезным. «Это повлияет на нашу способность управлять страной», - говорит Муртаг.

Большое событие может произойти в нашей жизни. Исследования показывают, что штормы, подобные Кэррингтону, обрушиваются на Землю раз в несколько столетий; недавнее исследование показало, что вероятность того, что такой шторм случится в следующем десятилетии, составляет 12%.

Но, по крайней мере, мы увидим это. Солнечные телескопы обнаруживают CME прямо в момент их образования, а космические корабли, расположенные в миллионах миль от Земли, измеряют критические параметры по мере их прохождения. Вооружившись такой информацией, как ориентация магнитного поля CME, ученые могут сказать, будет ли облако частиц обтекать Землю, как «камень в реке», говорит Рейфф, или же поле соединится с Землей, чтобы вызвать геомагнитную бурю. Затем синоптики могут выдавать оповещения за 30 минут до часа до появления CME.

Такие предупреждения полезны только в том случае, если правительства и операторы сетей готовы отреагировать, а страны всего мира только начали серьезно относиться к угрозе. В прошлом году Белый дом опубликовал всеобъемлющую национальную стратегию по космической погоде и сопутствующий ей План действий, в котором говорится о необходимости снижения уязвимости и повышения готовности. Двухпартийный законопроект о претворении части плана в жизнь скоро будет представлен в Сенат.

Один из столпов плана - укрепить электрическую сеть. По инициативе регулирующих органов операторы уже начали инвентаризацию уязвимых компонентов и критических активов. Следующим шагом будет защита сети путем установки устройств блокировки тока, таких как последовательные конденсаторы, которые уже широко распространены в западных Соединенных Штатах, поскольку они помогают передавать электроэнергию на большие расстояния, и путем разработки аварийных процедур для управления силовыми нагрузками для ограничения повреждения трансформатора. Овербай считает, что быстрая реакция электроэнергетики обнадеживает.

Но полная защита от событий, подобных Кэррингтону, может оказаться невозможной, говорит Овербай, просто из-за высокой стоимости. Вместо этого операторы могут отреагировать на надвигающийся мегаполис, превентивно отключив большие участки сети для спасения трансформаторов, используя краткосрочные разрушения, чтобы предотвратить долговременную катастрофу.

Угроза вторая: космические столкновения

Телескоп Pan-STARRS на Мауи на Гавайях является частью астрономической сети, которая сканирует ночное небо в поисках тел, которые когда-нибудь могут столкнуться с Землей.

Для другой угрозы с неба - столкновения с большим астероидом или кометой - нет способа ограничить ущерб. По мнению исследователей, единственный способ защитить себя - это полностью предотвратить столкновение.

«Это то, чего мы как вид не можем допустить, никогда, никогда», - говорит Эд Лу. «Это конец людей». В 2002 году Лу, ​​бывший астронавт, основал в Милл-Вэлли, Калифорния, фонд B612 Foundation - частную организацию, которая занимается защитой планеты от объектов, сближающихся с Землей, или ОСЗ.

Все знают об астероиде шириной в 10 километров, который помог уничтожить динозавров, но даже что-то меньшее по размеру может уничтожить человечество, говорит Майкл Рампино, ученый-землеустроитель из Нью-Йоркского университета в Нью-Йорке. Место падения будет стерто, и по всей планете могут распространиться сильные землетрясения и цунами. Но затяжные эффекты окажутся самыми разрушительными. Модели предполагают, что, в зависимости от скорости и угла приближения, объект шириной всего 1 километр может выбросить достаточно измельченного камня, чтобы блокировать солнце на несколько месяцев. К пелене добавилась бы сажа от лесных пожаров, вызванная падением на Землю обломков. «Все эти вещи, возвращающиеся в атмосферу, нагреваются, и это похоже на то, как если бы в духовке запекали жаркое», - объясняет Рампино. Все вместе,дым и пыль ввергнут планету в так называемую ударную зиму, что приведет к неурожаям и массовому голоду.

К счастью, астероиды такого размера сталкиваются с Землей примерно раз в несколько миллионов лет, а «убийцы динозавров» - только раз в 100 миллионов лет или около того. В среднем за год ваш шанс умереть от удара лишь немного выше, чем шанс погибнуть от нападения акулы, говорит Марк Бослоу, физик из Sandia National Laboratories в Альбукерке, Нью-Мексико. Но, как и у акул, достаточно одного, чтобы добиться цели.

Астрономы заметили почти 15 000 объектов в окрестностях Земли, в том числе сотни более 1 километра в диаметре.

Вот почему в 1998 году НАСА запустило исследование Spaceguard по запросу Конгресса. Цель состояла в том, чтобы привлечь астрономов для выявления 90% предполагаемых более 900 ОСЗ размером более 1 километра - цель, которую агентство официально выполнило в 2010 году. В настоящее время продолжающиеся усилия направлены на поиск любых оставшихся гигантов и маркировку 90% тел размером более 140 метров. к 2020 году, хотя НАСА заявляет, что не уложится в срок. Из почти 15 000 обнаруженных к настоящему времени ОСЗ ни один в настоящее время не находится на пути к столкновению с Землей. В конце концов, однако, связанный с Землей ОСЗ некоторого размера столкнется с человечеством со сценарием фильма-катастрофы. И когда этот день наступит, «он очень быстро перейдет от научной фантастики к науке», - говорит Лу.

Наука уже работает. В отчете Национального исследовательского совета США за 2010 год в отчете Национального исследовательского совета США «Защита планеты Земля: исследования сближающихся с Землей объектов и стратегии снижения опасностей» исследователи выделили несколько потенциальных вариантов отражения нарушителя с учетом предупреждений за несколько десятилетий. Мы могли сбить его с курса, протаранив его одним или двумя космическими кораблями, медленно изменить его орбиту с помощью постоянного гравитационного притяжения космического корабля, называемого гравитационным трактором, или взорвать его ядерными взрывами.

Прямо сейчас эти стратегии планетарной защиты существуют в основном на бумаге, но некоторые из них могут увидеть реальные испытания в следующем десятилетии. НАСА, Европейское космическое агентство и другие партнеры изучают совместную миссию под названием AIDA (Оценка удара и отклонения астероидов) для проверки метода ударного воздействия на астероид Дидимос, когда он проходит вблизи Земли в октябре 2022 года. НАСА также объявило о планах использования Усиленный гравитационный трактор - в котором космический корабль собирает материал с астероида для увеличения его массы - в рамках миссии по перенаправлению астероидов, запуск которой должен был начаться в 2021 году, но теперь существует проблема с финансированием. В случае реальной угрозы многие исследователи предпочитают сочетание этих методов на всякий случай.

Но для объектов размером более 1 км в диаметре и для комет, которые могут появиться без особого внимания, некоторые ученые считают, что ядерный вариант - единственный вариант. Идея состоит в том, чтобы встряхнуть тело, а не взорвать его, что может принести больше вреда, чем пользы. Хотя Договор Организации Объединенных Наций по космосу 1967 года в настоящее время запрещает отправку ядерного оружия в космос, ученые уже хорошо разбираются в этой технологии, и в прошлом году НАСА и Министерство энергетики объявили о совместных усилиях по совершенствованию его использования против астероидов. В конечном итоге Управление по координации планетарной защиты НАСА, созданное ранее в этом году, примет решение, когда и как Соединенные Штаты должны реагировать на потенциальное воздействие.

Угроза третья: супервулканы

Одеяло из ясеня

Пепел распространяется по Северной Америке в результате компьютерного извержения супервулкана Йеллоустоун. Изображение предоставлено: Ларри Мастин.

По геологическому соглашению супервулкан - это тот, который вызывает взрывное извержение магмы объемом более 450 кубических километров - примерно в 50 раз больше, чем извержение горы Тамбора в Индонезии в 1815 году, и в 500 раз больше, чем извержение горы Пинатубо на Филиппинах в 1991 году. Геологи читают истории таких взрывов в отложениях изверженного материала, называемого туфом, а летописи горных пород показывают, что супервулканы, как правило, совершают повторные преступления. Места, которые остаются активными сегодня, включают Тоба, горячую точку Йеллоустоуна на северо-западе США, кальдеру Лонг-Вэлли в восточной Калифорнии, вулканическую зону Таупо в Новой Зеландии и несколько точек в Андах.

Ни одна из этих опасных зон сейчас не представляет угрозы. Но в случае нового извержения все в пределах ста километров или около того будет сожжено, а пепел покроет континенты. Всего несколько миллиметров вещества могут убить посевы; метр или более может сделать землю непригодной для использования на десятилетия, говорит Сюзанна Дженкинс, вулканолог из Бристольского университета в Соединенном Королевстве. Пепел также может разрушать здания, загрязнять источники воды, засорять электронику, наземные самолеты и вызывать раздражение легких.

Эти региональные воздействия могут неожиданным образом повлиять на весь мир. Даже незначительное нарушение воздушного движения после извержения вулкана Эйяфьятлайокудль в Исландии в 2010 году - далеко не супервулкана - нанесло миллионы долларов убытков кенийским фермерам, чей экспорт скоропортящихся продуктов в Европу был потрачен впустую. «Чем более взаимосвязанным становится наше общество, тем более уязвимыми мы становимся к чему-то, даже небольшому, что происходит на другом конце света», - говорит Хейзел Раймер, вулканолог из Открытого университета в Милтон-Кейнсе, Великобритания.

Однако наиболее далеко идущие последствия будут иметь последствия для глобального климата, которые будут напоминать последствия столкновения с большим астероидом. Сульфатные аэрозоли, попавшие в стратосферу в результате сверхразрушения, могут понизить температуру на большей части Земли на 5–10 ° C на срок до десяти лет, что нанесет ущерб мировому сельскому хозяйству.

Трудно сказать, насколько все было бы плохо. «Наука о вулканах основана на опыте», - говорит Бен Кеннеди, вулканолог из Кентерберийского университета в Крайстчерче, Новая Зеландия, и ученые никогда не видели супервулкана. Информация о небольших извержениях может помочь, но может оказаться ненадежным руководством. Например, согласно исследованиям Клаудии Тиммрек, разработчика моделей климата в Метеорологическом институте Макса Планка в Гамбурге, Германия, хотя суперэрозии, вероятно, производят большое количество сульфатных аэрозолей, аэрозоли могут быть больше и выпадать быстрее, чем те, которые возникают при более мелких извержениях. другие. Команда Тиммрека также обнаружила, что для вулканов средних широт, таких как Йеллоустон, сезон извержения определяет, насколько широко распространяются их аэрозоли.

Наибольшая неопределенность связана с потенциальными предупреждающими знаками. Исследователи полагают, что широко распространенные признаки, такие как землетрясения, повышенное выделение газа и деформация грунта из-за подъема магмы, будут предшествовать крупному извержению. Эти беспорядки начнутся за несколько месяцев, если не за много лет, теоретически у них будет достаточно времени для эвакуации жителей и реализации планов реагирования на чрезвычайные ситуации. Однако ученым трудно решить, когда бить тревогу, говорит Джейкоб Ловенштерн из Геологической службы США в Менло-Парке, Калифорния, ответственный ученый из обсерватории вулкана Йеллоустоун. «Ученым будет сложно убедить себя в том, что мы лишь частично понимаем сложность происходящих процессов», - говорит он.

Кроме того, существуют политические проблемы реагирования на угрозу. В результате извержения Невадо-дель-Руис в Колумбии в 1985 году погибло 23 000 человек, отчасти потому, что правительство проигнорировало прогнозы ученых. Ложные тревоги тоже могут вызвать проблемы. В 1980-х годах геологические волнения заставили чиновников предупредить о возможном извержении кальдеры Лонг-Вэлли в Калифорнии. Этого не произошло, но стоимость местной недвижимости упала, и экономика пострадала.

Задача ученых состоит в том, чтобы сказать, какие индикаторы предвещают катастрофическое извержение вместо небольшого - или никакого вовсе. «Мы очень хорошо умеем распознавать предвестников после события», - говорит Раймер. На данный момент, по словам исследователей, лучше всего продолжить изучение водопровода, питающего вулканы, и выжать как можно больше информации из небольших будущих извержений, прежде чем следующий супервулкан даст волю.

Угроза четвертая: что, если это произойдет?

В конце концов, никакие исследования не могут многое сделать для предотвращения или смягчения последствий супервулканов или других странных событий, таких как взрывы близких сверхновых и космические взрывы гамма-лучей. Наша единственная надежда выжить - это запасной вариант. И главное в этом плане - еда.

По крайней мере, двое ученых уже набросали план. В своей книге 2015 года «Кормить всех без разницы» Дэвид Денкенбергер и Джошуа Пирс предлагают несколько способов накормить миллиарды людей без помощи солнца.

Денкенбергер, инженер-архитектор из Университета штата Теннесси в Нэшвилле, начал подрабатывать исследователем катастроф несколько лет назад, прочитав, что грибы, возможно, процветали после предыдущих массовых вымираний. Если люди когда-нибудь столкнутся с подобной угрозой, он подумал: «Почему бы нам просто не съесть грибы и не вымереть?»

По словам Денкенбергера, действительно, люди могли выращивать грибы на опавших листьях и на стволах деревьев, погибших в результате стихийного бедствия. Еще лучше было бы выращивать переваривающие метан бактерии на диете, основанной на природном газе, или превращать целлюлозу из растительной биомассы в сахар - процесс, который уже используется для производства биотоплива. Денкенбергер и Пирс - профессор инженерии в Мичиганском технологическом университете в Хоутоне - подсчитали, что, модернизируя существующие промышленные предприятия, выжившие после катастрофы могут производить достаточно таких альтернативных продуктов, чтобы накормить население мира в несколько раз.

Конечно, должны выжить и некоторые другие составляющие: инфраструктура, международное сотрудничество и верховенство закона. Выдержит ли человеческое общество или сломается - неизвестно, от чего может зависеть все остальное, - говорит Сет Баум, исполнительный директор Global Catastrophic Risk Institute в Нью-Йорке, некоммерческого аналитического центра, в число исследователей которого входит Денкенбергер.

«Как бы мы жили? Я думаю, что единственный разумный ответ, который можно дать на этот вопрос в настоящее время, - это то, что мы абсолютно ничего не знаем », - говорит Баум. По его мнению, социальная устойчивость после катастрофы - это просто еще один вопрос, которым должны заняться ученые, вместо того, чтобы оставлять его писателям-антиутопам и выживальщикам Судного дня.

Не то чтобы он имел что-то против выживальщиков. «Как бы они ни казались глупыми на телевидении, на самом деле я немного счастлив, зная, что есть люди, занимающиеся подобными вещами», - говорит Баум. Он быстро добавляет: «Надеюсь, до этого никогда не дойдет».

Дополнительные статьи в нашем пакете функций Natural Hazards:

Сергей Иващенко

08.09.2021

Подписывайтесь на наши социальные сети!