Тунгусский феномен
Тунгу́сский фено́мен (Тунгусский метеорит, Тунгусское явление, Тунгусское событие, Тунгусская катастрофа), уникальное природное событие, произошедшее 17(30) июня 1908 г. Тогда около 7 ч 15 мин утра по местному времени (0 ч 15 мин по Гринвичу) на большой территории Восточной Сибири между реками Лена и Енисей был виден двигающийся с юго-востока на северо-запад ослепительно яркий болид. Его наблюдали на енисейских приисках, в г. Канск и г. Киренск, находящихся друг от друга на расстоянии 800 км. Движение небесного объекта сопровождалось громкими звуковыми раскатами, конденсационным и дымным следом и закончилось мощным взрывом над ненаселённым районом (60° 54′ с. ш., 101° 54′ в. д.) в бассейне реки Подкаменная Тунгуска (ныне Эвенкийский район Красноярского края). Звук от него был слышен на берегу озера Байкал, в селе Туруханск и г. Бодайбо – на площади свыше 1 млн км2. Эта территория превышает вместе взятые Францию и Германию.
Описание события и его последствий
Взрыв произошёл над болотистым местом, вокруг которого горы образовывали подобие амфитеатра. Тайга здесь раскинулась на сотни километров. Но в одно мгновение лес на площади более 2000 км2 оказался уничтоженным (Флоренский. 1962). При этом деревья лежали не беспорядочно, а были повалены радиально. 
Река Подкаменная Тунгуска, Тунгусский заповедник (Красноярский край).
Как писал Л. А. Кулик, руководитель первых научных экспедиций на место события (1927–1939), они были уложены «струёю огненной из раскалённых газов… и взрывной отдачей» (Кринов. 1949. С. 103) корнями к центру котловины, а вершинами наружу. Часть деревьев в середине осталась стоять, но с обломанными вершинами и сучьями. Впоследствии это место назовут «Телеграфным лесом». Л. А. Кулик cвои первые впечатления от увиденного описывал так: «Тайга как в котловине, так и вне её практически уничтожена, будучи начисто повалена на землю, где и лежит параллельными… рядами голых (без ветвей и кроны) стволов…» (Кринов. 1949. С. 103). «…Я не могу реально представить себе всей грандиозности картины этого исключительного падения. <…> Не видно отсюда, с нашего наблюдательного пункта, и признаков леса; всё повалено и сожжено, а вокруг… на эту мёртвую площадь надвинулась молодая, двадцатилетняя поросль… И жутко становится, когда видишь десяти-двадцативершковых великанов, переломанных пополам, как тростник…» (Кринов. 1949. С. 99).
Торф на болотах оказался собранным складками, а местами перевёрнутым. С горы эти складки казались застывшими волнами, созданными напором воздуха, который валил вековые деревья. Ожог, который покрывал стволы растений, был немного сильнее с той стороны, которая была обращена к эпицентру взрыва. Несла следы горения и почва.
В почти безлюдном районе свидетелями разрушительного события стали несколько семей эвенков (тунгусов). Их опросом занимались геолог С. В. Обручев в 1924 г., этнограф И. М. Суслов в 1926 г. и Л. А. Кулик (Обручев. 1925; Суслов. 1967; Кулик. 1927).
В ближайших к эпицентру взрыва селениях люди и домашние животные были сбиты с ног воздушной волной, в постройках вылетали стёкла из окон, сами собой распахивались двери, с полок падали вещи, мебель двигалась с места, ощущалось сотрясение почвы (Кринов, 1949; Астапович. 1951; Вознесенский. 1925). Скорость воздушной волны была сопоставима со скоростью ветра сильнейших ураганов, её можно оценить в десятки метров в секунду. В селе Ванавара, находившемся в 65 км от эпицентра, огромное пространство неба заняла яркая вспышка.
Свидетельства очевидцев о полёте болида и сопровождавших его звуковых и атмосферных явлениях поступали из районов, удалённых от места события на сотни километров. Ряд сообщений о полёте яркого светящегося тела был опубликован в сибирских газетах 1908 г.
Воздушная волна, валившая с ног людей на Подкаменной Тунгуске, докатившись до Киренска, была отмечена барографом, такую же запись сделал прибор в Нижне-Илимске. Волна была такой мощной, что дошла через 3 ч 15 мин до Москвы и Павловска (под Санкт-Петербургом), оставив свою отметку на чувствительных микробарографах. Через 25 лет информацию о ней нашли в записях в Потсдаме, Копенгагене, Загребе, Лондоне, Вашингтоне и на о. Ява (Астапович. 1951).
Разрушение космического тела было зафиксировано сейсмографами Иркутской магнитно-метеорологической обсерватории как необычное землетрясение с очень небольшим промежутком времени между его началом и достигнутым максимумом (1,3 мин). Его источник, по вычислениям директора обсерватории А. В. Вознесенского, находился на расстоянии 900 км к северу от Иркутска. В 1930 г. в архивах обнаружили, что «землетрясение» зарегистрировали приборы в Ташкенте (за 3050 км), в Тифлисе (ныне Тбилиси; за 4390 км) и Йене (Германия, за 5230 км) (Кринов. 1949; Астапович. 1951; Вознесенский. 1925; Бронштэн. 2000).
В том же 1908 г. А. В. Вознесенский разослал опросные листы, отвечая на которые очевидцы могли сообщить какие-либо сведения о наблюдавшемся ими землетрясении. В ответ на них были получены показания не о землетрясении, а о каких-то необычайных грохоте и гуле, сопровождавших полёт яркого объекта между 7 и 8 ч утра при безоблачном небе (Вознесенский. 1925).
В течение нескольких дней начиная с 17(30) июня 1908 г. на территории от Атлантики до Центральной Сибири наблюдались необычно яркие, светящиеся серебристые облака, а ночи были такими светлыми, что в полночь можно было читать. Особенно поразило это явление людей в южных широтах, где в это время года после 10 ч вечера обычно темно (Кринов. 1949; Бронштэн. 2000).
В 1925 г. А. В. Вознесенский на основании записей сейсмографов и барографа уточнил время события и довольно точно определил траекторию болида и координаты эпицентра. При этом на основе анализа движения воздушных волн, зарегистрированных барографом, он впервые заявил, что метеорит взорвался, не долетев до земной поверхности (Вознесенский. 1925).
Научные экспедиции на место происшествия
Экспедиции под руководством Л. А. Кулика (1927–1939)
Несмотря на необычность тунгусского феномена, его научные исследования начались спустя много лет. В 1921 г. в Геологическом и минералогическом музее имени Петра Великого, расположенном в Петрограде, был создан Метеоритный отдел, а Л. А. Кулик назначен руководителем экспедиции по сбору метеоритов и проверке сообщений об их падении. В феврале 1927 г. благодаря поддержке академика В. И. Вернадского и других учёных Л. А. Кулику удалось снарядить первую экспедицию к месту предполагаемого падения Тунгусского метеорита. Она продлилась с марта по сентябрь 1927 г. В тайге Л. А. Кулик обнаружил радиальный вывал леса и определил эпицентр взрыва, где нашёл несколько десятков круглых «озёр» диаметром до 50 м и глубиной до 4 м. Л. А. Кулик был уверен, что ему удалось найти место падения фрагментов Тунгусского метеорита. Вернувшись в Ленинград, он выступил с отчётом о результатах экспедиции и добился решения об организации дальнейших исследований места падения метеорита.
В начале апреля 1928 г. Л. А. Кулик во главе более многочисленной экспедиции вновь отправился к месту катастрофы. В её центральной зоне были проведены геодезическая съёмка и геологические изыскания, определено направление поваленных стволов, исследованы борта воронок, применены магнитометры для поиска железосодержащих объектов. Но поиски оказались тщетны, ничего похожего на метеориты обнаружено не было. На краю одной из воронок был выкопан шурф. В его стенках было видно перемешивание ила и торфа, но явных черт, указывающих на ударный характер происхождения структуры, обнаружено не было. Особые надежды Л. А. Кулик связывал с 32-метровым озерком, которое он в честь И. М. Суслова назвал «Сусловской воронкой». С него он решил начать поиск метеоритных масс весной следующего года (Кринов. 1949).
Экспедиция 1929 г. была самой многолюдной и оснащённой – в распоряжении учёных были насосы для откачки воды и буровые установки. По счастью, «Сусловская воронка» находилась на некотором возвышении, и можно было попытаться её осушить, прорыв дренажную траншею. Тяжёлые земляные работы продолжались почти месяц. Когда вода стекла в низину и дно обнажилось, приступили к его очистке и поиску метеоритного фрагмента. Но вместо него почти в самом центре осушенного озерца участники экспедиции обнаружили ничем не потревоженный пень с хорошо развитой корневой системой. Находка опровергала связь водоёма с падением крупной метеоритной массы, при котором пень не смог бы сохраниться в естественном положении. Напротив, он свидетельствовал о ненарушенности его дна. Следы метеорита не были найдены и бурением, проводившимся на «Сусловской воронке» вплоть до весны 1930 г. Круглые озёра оказались проталинами в вечной мерзлоте, характерными для северных широт. Не могли они образоваться и в результате взрывного нагрева из-за его кратковременности (Кринов. 1949).
Л. А. Кулик продолжал работать на месте катастрофы до середины сентября. В октябре 1930 г. он вернулся в Ленинград и в качестве первоочередной задачи предложил провести аэрофотосъемку для получения точной картины бурелома и определения места происхождения воздушных волн, поваливших деревья. Однако после окончания третьей экспедиции в течение нескольких лет никаких полевых работ не проводилось.
«Южное болото» в центральной зоне Тунгусской катастрофы в 1908.В 1937 г. была сделана первая, неудачная, попытка аэрофотосъёмки центральной части области поваленного леса. В 1938 г. её успешно произвели. Отснятый материал на площади в 250 км2 был использован для составления карты местности (Бронштэн. 2000).
Летом 1939 г. Л. А. Кулик с небольшим числом сотрудников в последний раз побывал на месте Тунгусской катастрофы. Попытка найти следы падения на т. н. Южном болоте успехом не увенчалась. Следующая экспедиция планировалась на 1941 г., но этому помешала начавшаяся Великая Отечественная война.
Экспедиции под руководством К. П. Флоренского (1958–1962)
Исследование района Подкаменной Тунгуски возобновилось в 1958 г. Экспедиции этого года, а также 1961 и 1962 гг. проводились под руководством К. П. Флоренского, ученика В. И. Вернадского. Их результатами стали определение площади поваленного леса и составление его карты. Оказалось, что хотя направление поваленных деревьев и было радиальным, общий характер вывала не имел чёткой осевой симметрии. 
Карта леса, поваленного в районе Тунгусского события. Составлена на основе данных, полученных в ходе экспедиции Кирилла Флоренского в 1961. Иллюстрация из статьи: Флоренский К. П., Зоткин И. Т. Новые поиски, новые результаты. Экспедиция 1961 года // Природа. 1962. № 8. С. 31–39.С точки зрения аэродинамики такая картина могла возникнуть при комбинации цилиндрической баллистической волны летящего тела и сферической волны точечного взрыва с её отражением от поверхности земли. Была изучена область лучистого ожога деревьев. По ориентировке и характеру тепловых повреждений на них было сделано предположение, что центр излучения находился на высоте около 5 км, в 1,5 км к юго-востоку от эпицентра воздушной волны. Общая выделившаяся энергия была порядка 1016 Дж. Часть её (до 10 %) ушла на световую вспышку, а остальная породила барические и сейсмические явления. Вспышка в некоторых местах привела к пожарам, и поваленные деревья горели в течение нескольких дней (Флоренский. 1962; Флоренский. 1963). Окончательно была установлена термокарстовая природа круглых озёр и сделан вывод об отсутствии в данном районе метеоритных кратеров.
Фрагменты метеорита так и не были найдены. Спектральный анализ проб почвы выявил область с повышенным содержанием никеля, кобальта и магния в 2–6 км к северо-западу от эпицентра. Из грунта выделили микроскопические силикатные и магнетитовые шарики. Состав магнитных сфер в среднем имел соотношение Ni/Fe, близкое к таковому в метеоритном железе (1 : 10). Но их нельзя было бесспорно отнести к событию 1908 г. Шарики не были отличны от метеорной пыли, распространённой повсеместно. Неожиданным был факт, что в пробах, взятых вблизи эпицентра, концентрация магнетитовых шариков была ничтожна (1,5 шт. на произвольную единицу поверхности). Однако в 40 км к северо-западу, северу и северо-востоку содержание магнетитовых шариков в почвах существенно возрастало. Самая высокая концентрация магнитных сфер была зарегистрирована в 80 км к северо-западу от эпицентра (90 шт. на произвольную единицу поверхности). Это распределение космогенного материала тогда объяснили ветровым сносом частиц, образовавшихся при абляции и разрушении космического тела (Флоренский. 1962; Флоренский. 1963).
Схематические результаты экспедиции Кирилла Флоренского. Иллюстрация из статьи: Флоренский К. П., Зоткин И. Т. Новые поиски, новые результаты. Экспедиция 1961 года // Природа. 1962. № 8. С. 31–39.Лесоводы, участвовавшие в экспедициях, отметили в эпицентре взрыва и его окрестностях изменения биологической активности растений. Быстро восстановился лес. Аномальный прирост древесины, начавшийся сразу после катастрофы, был обнаружен у лиственниц. Причём, судя по годичным кольцам на спилах стволов, активно рос не только молодняк, но и уцелевшие после катастрофы деревья. Встречаемость сосны с тремя хвоинками в пучке закономерно уменьшалась с увеличением расстояния от эпицентра, достигая в десятках километров фоновых значений среди обычно двухвойных деревьев. Прямой связи этих явлений с падением внеземного вещества нет, скорее это последствия пожаров и вывала леса. Зола и разрежение древостоя стимулировали рост растений. А трёххвойность – генетическая особенность быстрорастущих сосен, которая встречается на старых гарях и в других местах (Бронштэн. 2000).
Остаточной радиоактивности экспедициями выявлено не было.
7 декабря 1962 г. К. П. Флоренский, подводя итог экспедиций 1958–1962 гг., сделал доклад в Институте геохимии и аналитической химии АН СССР. В нём он заявил, что полевые работы в районе катастрофы можно прекратить, а основные усилия следует направить на исследование собранного вещества. С тех пор экспедиционные работы по линии Комитета по метеоритам АН СССР были прекращены.
Другие экспедиции
С 1963 г. исследования в районе Тунгусской катастрофы велись Комиссией по метеоритам и космической пыли Сибирского отделения АН СССР, Томским отделением Всесоюзного астрономо-геодезического общества (ВАГО), Институтом геохимии и физики минералов АН Украины, Комплексной самодеятельной экспедицией «Тунгусский метеорит» (КСЭ), итальянскими учёными из Болонского университета и другими исследователями (Бронштэн. 2000). Неудачи поиска фрагментов небесного тела привели исследователей к мысли, что его падение завершилось надземным взрывом и искать следует не фрагменты астероида, a рассеянный материал. Продолжилось выделение космогенной пыли из проб почвы, смолы деревьев и торфа с разработкой методик датировки микрочастиц. Было показано, что слой торфа, залегающий на глубине 25–35 см, обогащён сферами переплавленного вещества размером от 7 до 100 мкм. Большинство точек, в которых наблюдается этот эффект, прилегают к эпицентру взрыва (окрестности горы Кларк) или расположены в северной части района. Общая масса внеземного материала, осевшего на изученной площади в виде пыли, была оценена в 3,5 т. Микрочастицы по ряду элементов показали родство с углистыми хондритами. В пробах торфа было обнаружено повышенное содержание изотопа углерода 13С, выявлены аномалии по водороду и азоту. Методика послойного отбора проб из колонок торфа позволила выделить «катастрофный» слой, обогащённый иридием, вблизи эпицентра взрывного события (Iridium distribution … 1987; Evidence for a very high carbon/iridium ratio ... 1999). Иридий – хороший индикатор присутствия космогенного вещества, поскольку его содержание в породах земной коры ничтожно, а в метеоритах сравнительно велико.
Индийский геохимик Р. Ганапати при анализе льдов Антарктиды обнаружил повышение содержания иридия и других платиноидов в слое, предположительно образовавшемся в 1908 г. Учёный связал обнаруженную аномалию с Тунгусским событием (Ganapathy. 1983).
Объяснение Тунгусского феномена
Все собранные факты за долгую историю изучения Тунгусского феномена указывают на его космическую природу. Очевидцы достоверно свидетельствовали, что виновником катастрофы было тело, вторгшееся в земную атмосферу ранним утром 30 июня 1908 г. Тысячи людей видели его полёт. Круговым веером разбросанная тайга и сильный «ожог» территории радиусом порядка 15 км вполне определённо подтверждали, что место катастрофы найдено. Масштабы разрушений соответствовали взрыву от 10 до 40 мегатонн в тротиловом эквиваленте (порядка 2000 атомных бомб мощностью 10–20 килотонн тротила, что были сброшены на Хиросиму и Нагасаки в 1945). Величина выделившейся энергии соответствовала телу массой от 100 тыс. до миллиона тонн. В случае падения такой объект должен был образовать кратер диаметром до километра. Однако не было обнаружено ни кратера, ни даже крошечного обломка метеорита.
Отсутствие кратера и фрагментов метеорита может правдоподобно объяснить гипотеза, согласно которой над тайгой взорвалась небольшая комета. Действительно, юго-восточная траектория движения болида могла соответствовать орбите кометы. Принято считать, что эта гипотеза впервые была высказана в 1934 г. Ф. Уипплом, а затем И. С. Астаповичем. Однако ещё в 1930 г. американский астроном X. Шепли в книге «От атома до млечных путей» написал, что в 1908 г. Земля столкнулась с кометой Понса – Виннеке. Да и сам Л. А. Кулик в 1926 г., при первом знакомстве с фактом Тунгусского феномена, предположил, что он может быть связан с прохождением кометы Понса – Виннеке. Но в дальнейшем эта связь не подтвердилась и Л. А. Кулик от неё отказался (Бронштэн. 2000).
В начале 1960-х гг. кометную гипотезу обновил и детализировал академик В. Г. Фесенков (Фесенков. 1961). Согласно ей события развивались следующим образом. Всего за несколько дней до падения космическое тело прошло ближайшую к Солнцу точку своей орбиты – перигелий и, таким образом, не могло наблюдаться. Его полёт был обратным движению планет. Небольшое ядро кометы диаметром более 100 м и массой порядка 106 т двигалось почти навстречу Земле. В земную атмосферу оно вошло под углом 15° со скоростью 30–45 км/с. При таких параметрах его начальная кинетическая энергия составляла около 1018 Дж. Поскольку пылевой хвост кометы был направлен от Солнца из-за исходящего от светила потока излучения, пылевой шлейф оказался к западу от ядра. Над всей Европой он вызвал эффект белых ночей. Вклад в серебристые облака также внесли пыль и кристаллы льда, отделившиеся от головы кометы в тропосфере и мезосфере. В плотных слоях атмосферы начало происходить разрушение тела из-за интенсивного испарения и дробления. Эти процессы сопровождались звуковыми явлениями, вызванными баллистическими волнами. Отсюда свидетельства о неоднократных громе и канонаде, сопровождавших движение ослепительно яркого болида. На высоте 5–8 км полёт метеороида завершился мощным взрывом, который объясняется рыхлой, непрочной структурой ядра кометы, состоящей из водяного льда, пыли и замороженных газов (СО, СО2, CH4 и др.). В отличие от каменных и железных метеоритов, «грязный» лёд прозрачен для излучения. Его проникновение привело к внутреннему разогреву кометы и её взрывному разрушению. Льды испарились, а твёрдые частицы превратились в мелкие капельки переплавленного вещества. Поток нагретого воздуха поднял облако тонкодисперсного материала на высоту 15–20 км, откуда он разносился ветром.
Хотя кометная гипотеза объясняет бо́льшую часть фактического материала, накопленного за время изучения Тунгусского феномена, в ней всё же остаются изъяны. Прежде всего вызывает сомнение то, что рыхлое льдистое вещество ядра кометы, двигаясь со скоростью 30 км/с, могло проникнуть глубоко в атмосферу Земли (до высоты 5–8 км). В её верхних слоях такое тело быстро потеряло бы массу, а в десятках километров от поверхности планеты окончательно разрушилось, испытав критическое аэродинамическое давление (Sekanina. 1983; Chyba. 1993). В противном случае оно должно было быть более прочным.
Вероятно, пролить свет на загадку Тунгусского феномена может падение метеорита Челябинск, случившееся 15 февраля 2013 г. Тогда столкновение космического тела с плотным слоем атмосферы привело к резкому высвобождению энергии, подобному взрыву. Произошло оно на высоте порядка 20 км над южными пригородами г. Челябинск.
Вспышка в момент вхождения метеорита Челябинск в плотные слои атмосферы. 15 февраля 2013, 9 ч 20 мин 33 с по местному времени (UTC+6). После этого основное тело метеорита, разрушаясь, продолжило свой полёт. Самый крупный его экземпляр массой около 640 кг упал в озеро Чебаркуль в 70 км к юго-западу от Челябинска. Мелкие фрагменты рассыпались шлейфом за ним. Но даже крошечные экземпляры метеорита выпали со смещением в несколько километров по ходу полёта от эпицентра самой яркой вспышки. Движению болида сопутствовали изменения его яркости, грохот и мощная ударная волна. Разрушающий эффект последней был усилен тем, что падающая и отражённая поверхностью земли волны, сливаясь, образовывали головную ударную волну почти удвоенной силы. Скачок воздушного давления привёл к повреждению и даже разрушению городских построек.
Фрагмент метеорита Челябинск массой 540 кг. Следовательно, можно предположить, что и в случае Тунгусского болида взрывное освобождение энергии над тайгой не конец явления, а лишь промежуточное событие. Вероятно, сам метеорит мог упасть в другом месте. Косвенно на это может указывать обнаруженное экспедициями К. П. Флоренского существенное возрастание содержания магнетитовых шариков к северо-западу от эпицентра (с максимумом в 80 км от него). Возможно, Тунгусский метеорит ещё будет найден.
В 1995 г. постановлением Правительства РФ был создан Государственный природный заповедник «Тунгусский». В него вошли район эпицентра взрывного события 30 июня 1908 г. и прилегающие к нему территории, в том числе не подвергшиеся прямому разрушительному воздействию. Необходимость организации охраняемой зоны возникла в связи с реальной угрозой нарушения местных биоценозов широкомасштабными геологоразведочными работами и неограниченным туризмом. Центральная усадьба заповедника находится в селе Ванавара.