The Tunguska Mystery
A. June 30,1908, 7:14 a.m., central Siberia—Semen Semenov, a local farmer, saw “the sky split in two. Fire appeared high and wide over the forest… From… where the fire was, came strong heat….Then the sky shut closed, and a strong thump sounded, and I was thrown a few yards…. After that such noise came, as if … cannons were firing, the earth shook …” Such is the harrowing testimony of one of the closest eyewitnesses to what scientists call the Tunguska event, the largest impact of a cosmic body to occur on the earth during modern human history. Semenov experienced a raging conflagration some 65 kilometers (40 miles) from ground zero, but the effects of the blast rippled out far into northern Europe and Central Asia as well. Some people saw massive, silvery clouds and brilliant, colored sunsets on the horizon, whereas others witnessed luminescent skies at night—Londoners, for instance, could plainly read newsprint at midnight without artificial lights. Geophysical observatories placed the source of the anomalous seismic and pressure waves they had recorded in a remote section of Siberia. The epicenter lay close to the river Podkamennaya Tunguska, an uninhabited area of swampy taiga forest that stays frozen for eight or nine months of the year.
Ngày 30 tháng 6 năm 1908, lúc 7:14 sáng, tại miền trung Siberia—ông Semen Semenov, một nông dân địa phương, kể lại rằng “bầu trời bị xé làm đôi. Lửa xuất hiện ở độ cao lớn, trải rộng trên khu rừng... Từ vị trí có lửa ấy, hơi nóng cực mạnh tỏa ra... Sau đó bầu trời khép lại, một tiếng nổ lớn vang lên, và tôi bị hất văng vài mét... Tiếp theo là âm thanh như tiếng đại bác, mặt đất rung chuyển...” Đó là lời chứng kinh hoàng của một trong những nhân chứng ở gần hiện trường nhất cho sự kiện các nhà khoa học gọi là Sự kiện Tunguska, vụ va chạm lớn nhất của một thiên thể với Trái đất trong lịch sử hiện đại. Semenov cảm nhận sức nóng kinh hoàng tại vị trí cách tâm nổ khoảng 65 km, nhưng ảnh hưởng của vụ nổ còn lan rất xa đến Bắc Âu và Trung Á. Một số người nhìn thấy những đám mây khổng lồ màu bạc và hoàng hôn rực rỡ, nhiều sắc màu; những người khác lại chứng kiến bầu trời phát sáng về đêm—người dân ở London thậm chí có thể đọc báo lúc nửa đêm mà không cần đèn. Các đài quan sát địa vật lý xác định nguồn gốc của những dao động địa chấn và áp suất bất thường này ở một vùng hẻo lánh thuộc Siberia, gần sông Podkamennaya Tunguska, nơi đầy rừng taiga đầm lầy, đóng băng 8-9 tháng mỗi năm.
B. Ever since the Tunguska event, scientists and lay enthusiasts alike have wondered what caused it. Although most observers generally accept that some kind of cosmic body, either an asteroid or a comet, exploded in the sky above Siberia, no one has yet found fragments of the object or any impact craters in the affected region. The mystery remains unsolved, but our research team, only the latest of a steady stream of investigators who have scoured the area, may be closing in on a discovery that will change our understanding of what happened that fateful morning.
Từ sau sự kiện Tunguska, cả giới khoa học và những người say mê nghiên cứu nghiệp dư đều thắc mắc nguyên nhân gây ra hiện tượng này. Mặc dù phần lớn đều chấp nhận rằng có một thiên thể—hoặc tiểu hành tinh, hoặc sao chổi—đã phát nổ trên bầu trời Siberia, nhưng đến nay chưa ai tìm thấy mảnh vỡ hay hố va chạm nào trong khu vực bị ảnh hưởng. Bí ẩn vẫn chưa được giải đáp, song nhóm nghiên cứu của chúng tôi, chỉ là nhóm mới nhất trong chuỗi các nhà điều tra đến hiện trường, có thể đang tiến gần đến khám phá thay đổi cách chúng ta hiểu điều đã xảy ra trong buổi sáng định mệnh đó.
C. Part of the enduring mystery of the Tunguska event harks back to the stark physical isolation of central Siberia and the political turmoil that raged in Russia during the early 20th century, a time when the czarist empire fell and the Soviet Union emerged. These two factors delayed scientific field studies for nearly 20 years. Only in 1927 did an expedition led by Leonid Kulik, a meteorite specialist from the Russian Academy of Sciences, finally travel to the region. Kulik’s party was confronted with some almost unbelievable scenery. Amazingly, the blast had flattened millions of trees in a broad, butterfly-shaped swath covering more than 2,000 square kilometers (775 square miles). Furthermore, the tree trunks had fallen in a radial pattern extending out for kilometers from a central area where “telegraph poles,” a lone stand of partially burned tree stumps, still remained. Kulik interpreted this ravaged landscape as the aftermath of an impact of an iron meteorite. He then began to search for the resulting crater or meteorite fragments.
Một phần của bí ẩn kéo dài này bắt nguồn từ sự cô lập khắc nghiệt về địa lý ở miền trung Siberia, cộng thêm giai đoạn hỗn loạn chính trị diễn ra ở Nga đầu thế kỷ 20—thời kỳ Đế chế Nga hoàng sụp đổ và Liên Xô xuất hiện. Hai yếu tố này đã trì hoãn các nghiên cứu thực địa khoa học suốt gần 20 năm. Mãi đến năm 1927, một đoàn thám hiểm do Leonid Kulik, chuyên gia về thiên thạch từ Viện Hàn lâm Khoa học Nga, mới đến được khu vực. Đoàn của Kulik chứng kiến cảnh tượng gần như không thể tin nổi: vụ nổ đã san phẳng hàng triệu cây trên một dải đất hình cánh bướm rộng hơn 2.000 km². Thêm vào đó, các thân cây đổ theo hình tỏa tròn quanh khu vực trung tâm, nơi vẫn còn lại những “cột điện báo” tức gốc cây cháy dở. Kulik cho rằng khung cảnh hoang tàn này là hậu quả của vụ va chạm một thiên thạch sắt. Ông bắt đầu tìm kiếm hố va chạm hoặc mảnh thiên thạch.
D. Kulik led three additional expeditions to the Tunguska region in the late 1920s and 1930s, and several others followed, but no one found clear-cut impact craters or pieces of whatever had hit the area. The dearth of evidence on-site gave rise to various explanatory hypotheses. In 1946, for instance, science-fiction writer Alexander Kazantsev explained the puzzling scene by positing a scenario in which an alien spacecraft had exploded in the atmosphere. Within a few years, the airburst theory gained scientific support and thereafter limited further speculation. Disintegration of a cosmic object in the atmosphere, between five and 10 kilometers above the surface, would explain most of the features investigators observed on the ground. Seismic observatory records, together with the dimensions of the devastation, allowed researchers to estimate the energy and altitude of the blast.
Kulik đã dẫn thêm ba đoàn thám hiểm khác tới vùng Tunguska cuối những năm 1920 và thập niên 1930, và sau đó cũng có vài đoàn khác, nhưng không ai tìm thấy hố va chạm rõ ràng hay mảnh vỡ nào. Sự thiếu hụt bằng chứng ở hiện trường dẫn đến nhiều giả thuyết khác nhau. Năm 1946, ví dụ, nhà văn khoa học viễn tưởng Alexander Kazantsev đề xuất rằng có thể một phi thuyền người ngoài hành tinh phát nổ trong khí quyển. Chỉ vài năm sau, thuyết nổ trên không (airburst) được ủng hộ khoa học, thu hẹp phạm vi phỏng đoán. Sự tan rã của một thiên thể trong khí quyển ở độ cao 5-10 km có thể lý giải hầu hết các dấu vết quan sát được. Dữ liệu từ các trạm địa chấn, cộng với phạm vi tàn phá, cho phép các nhà nghiên cứu ước tính năng lượng và độ cao của vụ nổ.
E. The lack of an impact crater also suggested that the object could not have been a sturdy iron meteorite but a more fragile object, such as a relatively rare, stony asteroid or a small comet. Russian scientists favored the latter hypothesis because a comet is composed of dust particles and ice, which would fail to produce an impact crater. Another explanation for the tumult in the Tunguska region claimed that the destruction resulted from the rapid combustion of methane gas released from the swampy ground into the air.
Việc thiếu một hố va chạm cũng cho thấy vật thể đó không thể là thiên thạch sắt cứng vững, mà nhiều khả năng là vật thể dễ vỡ hơn, chẳng hạn một tiểu hành tinh đá hiếm gặp hoặc một sao chổi nhỏ. Các nhà khoa học Nga thiên về giả thuyết sau, vì sao chổi cấu tạo từ bụi và băng nên không để lại hố va chạm. Một giả thuyết nữa giải thích cảnh hỗn loạn ở Tunguska nói rằng sự tàn phá xuất phát từ việc khí mêtan ở vùng đầm lầy bốc lên rồi bùng cháy.
F. In 1975, Ari Ben-Menahem, a seismologist at the Weizmann Institute of Science in Rehovot, Israel, analyzed the seismic waves triggered by the Tunguska event and estimated that the energy released by the explosion was between 10 and 15 megatons in magnitude, the equivalent of 1,000 Hiroshima atomic bombs. Astrophysicists have since created numerical simulations of the Tunguska event to try to decide among the competing hypotheses. The airburst of a stony asteroid is the leading interpretation.
Năm 1975, nhà địa chấn học Ari Ben-Menahem (Viện Khoa học Weizmann, Rehovot, Israel) phân tích các sóng địa chấn từ sự kiện Tunguska và ước tính năng lượng giải phóng nằm trong khoảng 10-15 megaton, tương đương 1.000 quả bom nguyên tử ở Hiroshima. Kể từ đó, các nhà vật lý thiên văn đã mô phỏng số học sự kiện Tunguska nhằm cân nhắc giữa các giả thuyết cạnh tranh. Kịch bản vụ nổ trên không của một tiểu hành tinh đá hiện đang được xem là lời giải thích thuyết phục nhất.
G. Models by Christopher F. Chyba, then at the NASA Ames Research Center, and his colleagues proposed in 1993 that the asteroid was a few tens of meters in diameter and that it exploded several kilometers above the ground. Comparison of the effects of nuclear test airbursts with the flattened pattern of the Tunguska forest seems to confirm this suggestion.
Các mô hình do Christopher F. Chyba (khi đó ở Trung tâm Nghiên cứu Ames của NASA) và cộng sự đề xuất năm 1993 cho rằng tiểu hành tinh này rộng vài chục mét và phát nổ ở độ cao vài km. Sự so sánh giữa hậu quả của các vụ nổ trên không từ thử nghiệm hạt nhân với khu rừng đổ rạp ở Tunguska dường như xác nhận giả thuyết này.
H. More recent simulations by N. A. Artemieva and V. V. Shuvalov, both at the Institute for Dynamics of Geospheres in Moscow, have envisioned an asteroid of similar size vaporizing five to 10 kilometers above Tunguska. In their model, the resulting fine debris and a downward-propagating gaseous jet then dispersed over wide areas in the atmosphere. These simulations do not, however, exclude the possibility that meter-size fragments may have survived the explosion and could have struck the ground not far from the blast.
Mô phỏng gần đây hơn của N. A. Artemieva và V. V. Shuvalov (Viện Động lực học Thạch quyển ở Moscow) cho thấy một tiểu hành tinh có kích thước tương tự bốc hơi ở độ cao 5-10 km trên Tunguska. Theo mô hình này, mảnh vụn rất nhỏ và luồng khí nóng đi xuống bị phân tán trên một khu vực rộng lớn trong khí quyển. Tuy vậy, các mô phỏng không loại trừ khả năng một vài mảnh thiên thể cỡ mét vẫn rơi xuống đất gần khu vực nổ.
I. Late last year Mark Boslough and his team at Sandia National Laboratories concluded that the Tunguska event may have been precipitated by a much smaller object than earlier estimates had suggested. Their supercomputer simulation showed that the mass of the falling cosmic body turned into an expanding jet of high-temperature gas traveling at supersonic speeds. The model also indicated that the impactor was first compressed by the increasing resistance of the earth’s atmosphere. As the descending body penetrated deeper, air resistance probably caused it to explode in an airburst with a strong flow of heated gas that was carried downward by its tremendous momentum. Because the fireball would have transported additional energy toward the surface, what scientists had thought to be an explosion between 10 and 20 megatons was more likely only three to five megatons, according to Boslough. All this simulation work only strengthened (and continues to strengthen) the desire to conduct fieldwork at the Tunguska site.
Cuối năm ngoái, Mark Boslough và nhóm Sandia National Laboratories kết luận rằng sự kiện Tunguska có thể do một vật thể còn nhỏ hơn so với ước tính trước đây gây ra. Mô phỏng bằng siêu máy tính cho thấy khối lượng thiên thể này biến thành luồng khí cực nóng di chuyển với tốc độ siêu thanh. Mô hình cũng cho rằng vật thể bị nén bởi lực cản ngày càng lớn của khí quyển Trái đất. Khi nó xuống sâu hơn, lực cản này có thể gây vụ nổ trên không kèm luồng khí nóng mạnh lao xuống nhờ động lượng cực lớn. Vì quả cầu lửa đó mang thêm năng lượng xuống bề mặt, quy mô vụ nổ mà giới khoa học từng nghĩ là 10-20 megaton nay có lẽ chỉ khoảng 3-5 megaton, theo phân tích của Boslough. Tất cả những nghiên cứu mô phỏng này càng củng cố quyết tâm của giới khoa học trong việc tiếp tục khảo sát thực địa ở Tunguska.