Науки о Земле

Этюд в кометных тонах: как могло сформироваться место действия «Твоего имени»

Попытка расследования геологического «преступления»

CoMix Wave Films

Что образовало загадочный кратер вокруг городка из аниме, может ли, в отличие от снаряда, комета упасть в одну воронку и чем богаты кольцевые структуры — в материале Indicator.Ru.

Макото Синкая называют вторым Миядзаки. Одно из самых известных его произведений, можно сказать, уже классика японской анимации, — фильм «Твое имя», вышедший на большие экраны в 2016 году, — находится на втором месте в списке самых кассовых аниме-фильмов. Его действие происходит в пределах небольшого японского города на берегу озера. Окружает его загадочная кольцевая структура. Что могло ее сформировать, не указывается.

Самый вероятный «кандидат» — упавший на Землю крупный объект из космоса. Озеро, на котором расположен город, сформировалось в результате удара фрагмента кометы, падающей на многострадальный городок уже во время действия фильма (извиняемся за спойлер).

В одну воронку?

Истории известно немного случаев откола частей небесного тела и падения их на Землю. Так, по одной из выдвинутых в свое время гипотез, Челябинский метеорит в свое время откололся от кометы 2011 EO40. Дальнейшие научные исследования это предположение опровергли.

Конечно, можно вспомнить про наблюдаемые максимумы метеорных потоков. Эти потоки состоят из небольших частиц, отделившихся от комет и движущихся по их орбитам. Самые яркие и известные из них Персеиды, чей максимум наблюдается в первой половине августа, а радиант — точка, из которой словно бы летят все метеоры, — как раз попадает в созвездие Персея. В удачный год в ночь максимума метеорного потока Персеид за городом можно наблюдать до ста метеоров в час.

В 1866 году Джованни Скиапарелли, известный открытием каналов на Марсе, отождествил поток Персеид с кометой 1862 III. Так что формально известны миллионы случаев отделения частиц комет и влета их в атмосферу планеты. Но небесное тело считается метеоритом, лишь когда падает на Землю, в атмосфере оно рассматривается как метеороид. И именно метеориты, отколовшиеся от комет, неизвестны. Возможно, это вызвано тем, что многие кометы состоят изо льда (не обязательно водяного), а не из камня, из-за чего должны иметь в несколько раз больший размер, чтобы долететь до Земли, не испарившись в атмосфере, в отличие от метеоритов астероидного происхождения. Так, по основной гипотезе, Тунгусский метеорит — это именно ядро кометы.

Arrows-left
Arrows-right
Reload
1 / 2

Озеро, вокруг которого расположен город

Фото: CoMix Wave Films

Если верить сюжету «Твоего имени», упавший на Землю объект попал на границу (или предел) Роша — такое расстояние от спутника (в данном случае кометы) до более массивного объекта (в данном случае Земли), при котором самогравитация спутника оказывается равна приливным силам центрального объекта, и объект разрушается. Упрощенно говоря, тело разрушается из-за того, что ближняя к Земле сторона не точечного объекта — то есть достаточно крупного для того, чтобы можно было учитывать его объем, — притягивается к Земле настолько сильнее, чем дальняя сторона, что его разрывает на части.

Перейдем к скучным расчетам. Предел Роша для Земли и ледяной кометы составляет около 15 тыс. км. Потеряв часть массы в атмосфере, обломок кометы ударился об Землю и оставил в ней кратер радиусом около 100 м — примерный размер кратера из аниме. Также стоит учесть угол, под которым объект входил в атмосферу (судя по кадрам, падение было далеко не вертикальное, так что это будут условные 75 °. Кроме того, необходимо понять скорость объекта до входа в атмосферу. Ее мы возьмем стандартную для комет — 50 км/с. Также необходима плотность падающего объекта (для условно ледяной кометы — плотность 1000 кг/м3) и плотность местности, в которой мы хотим оставить кратер (плотность горной породы – 3000 кг/м3). Изучив таблицы частотности импактов — зафиксированных случаев падения небесного тела на другое небесное тело, способных оставить аналогичные кратеры при аналогичных условиях , — мы обнаружили, что размер отделившегося от кометы тела был около ста метров, а также что события подобного толка статистически случаются на Земле каждые 6,9×103 лет. Не очень часто.

Но какова вероятность того, что за 1200 лет — по сюжету, орбитальный период обращения кометы — данное событие произойдет дважды в одной и той же точке? Понятно что при расчетах необходимы некоторые допущения, так как вероятность того, что тело упадет в тот же день через 1200 лет в ту же точку с точностью до миллиметра, не просто очень мала, так еще и ее расчет совершенно неинтересен для анализа, претендующего на научность.

Arrows-left
Arrows-right
Reload
1 / 3

Падение кометы в аниме «Твое имя»

Фото: CoMix Wave Films

В таких условиях вероятность, что подобная комета упадет в данном по сюжету временном отрезке, равна 1/6900, вероятность, что она упала 1200 лет назад, — тоже 1/6900, так что можем считать вероятность того, что кометы через равный промежуток времени упали в одно и то же время, — 1/50 000 000. Кроме того, необходимо, чтобы обе кометы упали в условный квадрант — 1 км2. Площадь поверхности Земли — 510, 1 млн км2. Таким образом, вероятность того, что оба объекта попадут в конкретный квадрант, равна (1/6900×1/50000000)2, то есть 8×10-24.

«Платиновое» кольцо

Можно заключить, что вряд ли все природные объекты аниме стали результатом падения объектов из космоса. Какие силы могли бы также стать причиной возникновения показанного рельефа?

Легко можно увидеть, что гора в окрестностях городка имеет форму круга. Подобные формы рельефа геологи и геоморфологи называют кольцевыми структурами (КС). По происхождению КС могут быть как земными, так и внеземными. В первом случае мы имеем дело либо с кальдерой, то есть остатками древнего вулкана, либо с внедрившейся интрузией — телом из магматических не изливавшихся и застывших под землей пород (в отличие от эффузивных — вулканических).

Как известно, Япония, где происходит действие аниме, находится в зоне активного вулканизма. Вариант с кальдерным возникновением горы предполагает три этапа строительства рельефа. Сначала под землей появляется огромный резервуар магмы. Затем начинаются извержения и формирование вулкана в виде конуса. Когда лава в резервуаре заканчивается, в образовавшуюся полость проваливаются находящиеся над ней породы, так и образуется подобное кольцо.

В случае интрузии в качестве предположения примем, что до появления кольцевой структуры местность формировалась путем образования осадочных горных пород, например глин или известняков. Со временем они стремились к принятию состояния, на поддержание которого требуется меньше энергии. Этот процесс подобен высыханию грязи на месте лужи. При этом образуются ослабленные зоны или трещины, которые сверху смотрятся как многоугольники, а в идеальных условиях представляют собой правильные шестиугольники. Вот по этим трещинам и происходило проникновение магмы снизу в горные породы, что привело к поднятию земли и образованию куполообразной сопки. Потом произошло разрушение менее прочных осадочных пород, и кольцо из остывшей интрузии вышло на поверхность. Кстати, подобный объект есть и на территории России, это — кольцевая интрузия Кондер.

Kольцевая интрузия Кондер

Jesse Allen/NASA

Чем бы на самом деле ни была данная гора, жителям города повезло находиться рядом с ней. Исследователи неоднократно отмечают, что рядом с такими кольцевыми структурами надо искать полезные ископаемые – даже, возможно, нефть. На территории упомянутой выше интрузии Кондер идет разработка месторождения платины и редкоземельных элементов. В центральной Камчатке выделяют кольцевую структуру Кимитинская, в пределах которой находятся месторождения золота и серебра.

Авторы: Екатерина Гильдебрант, Богдан Чадромцев

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.

Подписывайтесь на Indicator.Ru в соцсетях: Facebook, ВКонтакте, Twitter, Telegram, Одноклассники.