О возможности взрыва планет-гигантов

Мой новый сайт, на котром есть вся информация по рискам вымирания человечества:
http://www.humanextinction.ru/

О возможности искусственной инициации взрыва планет-гигантов и других объектов Солнечной системы.

А.В. Турчин
avturchin@mail.ru

Черновик. Дисклеймер: это не научная статья, и она не может использоваться в качестве доказательства невозможности взрыва планет.

В данной статье рассмотрены различные теории о том, как может быть искусственно вызвана термоядерная детонация тех или иных астрономических объектов и каковы могут быть ее последствия для Земли. В большинстве случаев это означает вымирание земной разумной жизни. Опубликованные научные данные говорят о том, что теоретически возможна термоядерная детонация слоёв с высоким уровнем содержания дейтерия в атмосферах планет-гигантов. Некоторые оценки содержания дейтерия в атмосфере Юпитера показывают, что оно всего в пять раз меньше минимального необходимого уровня для возникновения термоядерной детонации (1 атом на 1600 против 1 на 300). Это слишком маленький запас надёжности для того, чтобы быть уверенным, что такая реакция невозможна. Естественное образование обогащённых дейтерием слоёв гипотетически возможно и на планетах земной группы, в том числе на Земле, на ледяных спутниках, в кометах и на планетах-гигантах. В отдалённом будущем, возможно, во второй половине XXI века, станет доступным обнаружения мест с высокой концентрацией дейтерия в Солнечной Системе и создание технических средств инициации взрыва планет, что сделает искусственный взрыв планет практически реализуемым. Это значит, что в будущем искусственная детонация таких слоёв может стать средством ведения космической войны, инструментом всемирного шантажа или произойти в результате техногенной аварии. Кроме того, обсуждается вероятность взрыва Сатурна при затоплении космического аппарата Кассини, содержащего ядерные топливные элементы, однако это крайне маловероятен, но не потому, что Кассини не может взорваться, и не потому, что планета не может взорваться, а потому что энергии взрыва Кассини не хватит для инициации реакции детонации.

Contents
Введение. 1
История вопроса 5
О возможности взрыва ядерных топливных элементов. 8
Возможность взрыва планеты – гиганта. 10
Последствия взрыва 21
Другие возможные взрывы планет. 23


Введение.

Главная проблема в отношении возможности взрыва планет – то, что люди считают это вздором, до того, как узнают какие-либо аргументы в пользу данной теории. И поэтому они отказываются углубляться в эти аргументы, которые оказываются гораздо убедительнее, чем можно было подумать сначала. Та же ситуация и с многими другими глобальными рисками.
Наиболее важным является не то, может или не может взорваться космический аппарат Кассини, а то, возможна ли вообще термоядерная детонация планет. В отношении Кассини – мы имеем один частный случай, тогда как в отношении планет – общее свойство, которое где-нибудь и когда-нибудь может проявиться.

Есть три факта, которые необходимо знать в первую очередь:

1) Согласно выводам, опубликованным в авторитетном физическом журнале статье Physical review группой учёных, представляющих верхушку атомного ВПК США, в том числе учеником Теллера, термоядерная детонация (то есть взрыв) планеты возможна при нормальном давлении на основании реакции синтеза дейтерия D+D при условии, что концентрация дейтерия больше, чем 1 к 300. (по отношению к обычному водороду). (Necessary conditions for the initiation and propagation of nuclear detonation waves in plane atmospheres”. Tomas Weaver and A.  Wood, Physical review 20 – 1 Jule 1979, При этом опубликованное недавно опровержение возможности взрыва Сатурна является мягко говоря низкокачественным, так как даже не упоминает о том, что реакция детонации дейтерия возможна. Project Lucifer: Will Cassini Turn Saturn into a Second Sun? 2) Проведённые в конце 90-х измерения (спускаемый аппарат Галилео) показали, что концентрация дейтерия в верхних слоях Юпитера составляет 1 к 1600, то есть всего примерно в 5 (пять) раз меньше минимально необходимого уровня для детонации.
3) Установлено, что дейтерий легко подвержен изотопной сепарации в природных процессах, и в частности, что концентрация тяжёлых газов (например, гелия) растёт по мере углубления в недра планет-гигантов. Тоже, скорее всего, верно и для дейтерия. Следовательно, в недрах планет гигантов могут быть достаточные концентрации дейтерия для детонации. При этом достичь этих глубин не трудно, так как планеты – жидкие и для инициации взрыва может быть достаточно мощной атомной бомбы. То есть технология взрыва планет гигантов в принципе  доступна землянам уже сейчас.

И наконец, если каким-то образом весь дейтерий в недрах Юпитера вступит в реакцию, то при этом выделится энергия, эквивалентна примерно 3000 годам свечения Солнца за время в несколько десятков секунд. Этого достаточно, чтобы сорвать с Земли атмосферу и верхние несколько километров грунта, а также уничтожить все будущие человеческие колонии в пределах Солнечной системы. Таким образом, взрыв планет-гигантов может стать мощной Doomsday Machine – оружием судного дня, пригодным для шантажа всей цивилизации.

И если такое оружие будет создано, есть риск его применения.


Введение-2
 


Сейчас мы рассмотрим приведённые три факта более подробно.

Ряд соображений наводит на мысль, что искусственный взрыв планет- гигантов возможен. Внутри планет-гигантов находится термоядерное горючее под высоким давлением и при высокой плотности. Эта плотность для некоторых веществ выше (кроме воды, вероятно), чем плотность этих веществ на Земле. Большие объёмы вещества не дадут разлететься зоне реакции достаточно долго, что достаточно для длительного проистекания реакции. Это горючее никогда не участвовало в реакциях термоядерного горения, и в нём сохранились особенно легко горючие составляющие, а именно дейтерий, гелий-3 и литий (и, может быть, бор), которые уже сгорели во всех звездах. Кроме того, недра планет гигантов содержат горючее для таких реакций, в ходе которых возможно быстрое взрывное горение – а именно, для тройной гелиевой реакции (3 He 4 = C12) и для реакций присоединения водорода к кислороду, которые, правда, требуют для своего запуска значительно более высокой температуры, чем для горения дейтерия. Вещество в недрах планет-гигантов находится в вырожденной форме металлического океана, точно так же, как вещество белых карликов, на которых регулярно происходит взрывное термоядерное горение в виде гелиевых вспышек и вспышек сверхновых первого типа.

Чем непрозрачнее среда, тем больше шансы для реакции в ней, так как меньше потерь энергии, а в недрах планет-гигантов много примесей и можно ожидать низкую прозрачность. Гравитационная дифференциация и химические реакции могут привести к выделении областей внутри планеты, в большей мере подходящих для запуска реакции на ее начальных стадиях.

Чем сильнее будет взрыв запала, тем больше будет объём начальной области горения, и тем больше шансов, что реакция станет самоподдерживающейся, так как потери энергии будут меньше, а количество прореагировавшего вещества и время реакции больше. Отсюда можно предположить, что при достаточно мощном запале реакция станет самоподдерживающейся.

Некоторое время назад зонд Галилео был затоплен в Юпитере, и высказывались соображения, что установленные на нём термогенераторы на плутонии-238 могут привести к ядерному взрыву и поджигу Юпитера. Вскоре космический аппарат Кассини может быть затоплен на Сатурне с неизвестными последствиями. В будущем угроза искусственного взрыва планеты-гиганта может стать средством ведения космической войны. Такой взрыв привёл бы к полной стерилизации всей Солнечной системы.

Смысл такой постановки вопроса в следующем. Допустим, в некотором городе строится атомная станция. Граждане города это знают, и они так же знают, что станции иногда взрываются. Этого знания им достаточно, чтобы они могли и имели юридическое право требовать обоснованных доказательств безопасности данного проекта. Забота о доказательстве безопасности проекта лежит не на гражданах города, а на его проектировщиках. Вместе с тем граждане имеют право задавать не обязательно технически грамотные вопросы по существу: не используется ли на станции реактор чернобыльского типа, как будет храниться отработанное ядерное топливо, что будет, если на реактор нападут террористы, что будет, если в него врежется самолёт и т. д. Вероятно, некоторые из этих вопросов будут неожиданными для проектировщиков, и им придётся находить новые ответы и технические решения.

Определённо, я не обладаю достаточной технической квалификацией, чтобы доказать возможность и, тем более, невозможность такого взрыва. Отмечу, что доказательство невозможности чего-либо всегда сложнее, так как должно перебирать все возможные варианты.

Поэтому я сосредоточусь на более простой задаче: я соберу все те аргументы, которые говорят нам о возможности взрыва.
Научным обоснованием нашего исследования может стать статья «Необходимые условия для инициации и распространения волн ядерной детонации в плоских атмосферах». (“Necessary conditions for the initiation and propagation of nuclear detonation waves in plane atmospheres”. Tomas A. Weaver and  Lowell  Wood, Physical review 20 – 1 Jule 1979, В ней отвергается возможность распространения термоядерной детонации в атмосфере Земли в земных океанах на основании баланса потерь излучения (однако это не исключает возможность реакции, которая захватит небольшой по космическим меркам объём земного вещества – но и этого достаточно для катастрофических последствий и человеческого вымирания.) Однако далее в ней говорится:
“Мы, таким образом, можем заключить, что волны термоядерной детонации не могут распространятся в земном океане в силу каких-либо механизмов с астрономически большим запасом точности вычислений.
Стоит, однако отметить, что способность к термоядерной детонации большого объекта, состоящего из гидрокарбонатов, является исключительно чувствительной функцией к его изотопному составу, и особенно к доле дейтерия, как следует из предыдущей дискуссии. Если бы, например, земной океан содержал бы дейтерий в атомной доле более, чем 1:300 (вместо реального значения в 1 к 6000), то в океане могла бы распространяться равновесная волна термоядерной детонации с температурой в 2 кэВ (хотя и фантастически большая энергия в 10**30 ерг  = 2х10**7 мегатонн, или полное количество солнечной энергии, падающей на Землю за 2 недели, потребовалось бы, чтобы инициировать детонацию дейтерия при концентрации 1 к 300). Ныне немалая часть материи в нашей галактике существует при температурах, гораздо меньших, чем 300 K, например, планеты газовые гиганты в нашей солнечной системе, туманности и т.д. Более того, известно, что разделение изотопов по термодинамическим причинам в гораздо большей мере способствует росту концентрации дейтерия при падении температуры, например, D:H концентрация при температуре 100 K в Великой туманности Ориона составляет 1 к 200. Наконец, орбитальные скорости материи относительно галактического центра масс имеют порядок 3 x 107 cm /sec на нашем расстоянии от галактического ядра.
Таким образом, выглядит убедительным, что водородосодержащая материя (то есть CH4, NH3, H2O, или только H2), относительно богатая дейтерием может накапливаться в своей нормальной плотности при нулевом давлении слоями существенной толщины на поверхностях планет, и такие слои могут быть вполне обычным явлением на холодных газовых планетах-гигантах.
Если такой слой высоко обогащён дейтерием (с концентрацией более 10 процентов), то его термоядерная детонация может быть вызвана искусственно с помощью доступных ядерных зарядов. Даже если концентрация дейтерия составляет всего лишь 0.3 процента (меньше, чем это наблюдается на масштабах во много световых лет в Орионе), в таких слоях может быть запущена термоядерная детонация посредством столкновения с большим (диаметром более 100 метров) очень высокоскоростным (Зх107 cm/sec = 300 км/сек) метеором или ядром кометы, возникшим из окрестностей галактического центра. Такие события, хотя и исключительно редкие, могли бы быть зрелищно наблюдаемыми на расстоянии во много парсек». (Отметим, что эти вычисления сделаны для плоских атмосфер, в предположении, что установится равновесие между излучаемой ими в космос энергией и создаваемой энергией в ходе реакции, тогда как мы говорим об инициации взрыва в объёме планеты гиганта, где вся энергия будет оставаться в пределах этого объёма, пока планета не разрушится. Таким образом для запуска реакции окажутся достаточными гораздо более низкие концентрации.)

Первое главное возражение против возможности взрыва планет-гигантов: это то, что так называемый «Простой Супер Теллера» - не работает. Простой супер – это первый проект водородной бомбы, который состоял в присоединении трубы с жидким дейтерием к атомной бомбе, с тем, чтобы взрыв атомной бомбы вызвал бы детонацию дейтерия. Однако оказалось, что волна детонации не распространяется по трубе из-за больших потерь излучением, которые даже нарастают при увеличении размеров устройства за счёт обратного комптоновского рассеяния. После нескольких лет экспериментов в СССР и США в конце 1940-х годов от этого дизайна отказались в пользу схемы с имплозивным сжатием оболочки трубы за счёт излучения. (Простой Супер как оружие имеет смысл, только если в качестве детонатора используется бомба деления, чей выход ограничен сотнями килотонн. Однако в нашем случае гипотетического космического оружия в качестве детонатора выступает водородная бомба с мощностью в многие мегатонны. Невозможность создания простого супера на бомбе деления не означает невозможности запуска самоподдерживающейся реакции с помощью гораздо более мощной водородной бомбы.)

Во всяком случае, это так, исходя из рассекреченных источников. Однако мы не можем быть уверены, что вся информация по этому чувствительному вопросу рассекречена. С другой стороны, посмотрим, кто является авторами статьи о детонации атмосферы, цитата из которой приведена выше. Это – Томас Вивер и Лоувел Вуд. Про Вуда написано в Википедии следующее: «В начале исследования в рамках стратегической оборонной инициативы концентрировались на создании рентгеновского лазера с накачкой от ядерных взрывов в Лоуренсовской Ливерморской лаборатории, который выполнялись Питером Хагелстайном, который работал в составе так называемой «Группы О» в конце 70-х и в начале 80-х. «Группа O» возглавлялась Лоувелом Вудом (Lowell Wood), протеже и другом Эдварда Теллера, «отца водородной бомбы». (The initial focus of the strategic defense initiative was a nuclear explosion-powered X-ray laser designed at Lawrence Livermore National Laboratory by a scientist named Peter L. Hagelstein who worked with a team called 'O Group', doing much of the work in the late 1970s and early 1980s. O Group was headed by physicist Lowell Wood, a prot;g; and friend of Edward Teller, the "father of the hydrogen bomb". http://en.wikipedia.org/wiki/Strategic_Defense_Initiative )

Итак, что мы получаем (разумеется на уровне теории заговора, так что это только с определённой вероятностью): Мы можем наверняка утверждать, что Теллер больше всех на свете и с максимальной достоверностью был осведомлен о том, возможно ли создать Простой Супер Теллера. И его друг и протеже Вуд, был вероятно, осведомлен о знаниях Теллера. При этом в своей статье о детонации атмосфер Вуд фактически утверждает, что Простой Супер возможен! (Когда пишет: «Если такой слой высоко обогащён дейтерием (с концентрацией более 10 процентов), то его термоядерная детонация может быть вызвана искусственно с помощью доступных ядерных зарядов»). И хотя он не приводит никаких точных вычислений (ведь это засекреченная информация), сам факт, что он с такой уверенностью говорит об этом, свидетельствует о том, что такие вычисления были сделаны и что минимальные условия для запуска реакции были найдены. И единственный способ опубликовать это в открытой печати был – рассказать это на примере атмосфер далёких планет.

Таким образом, можно с определённой достоверностью предполагать, что утверждения о том, что Простой Супер Теллера невозможен – являются дезинформацией, нацеленной на то, чтобы затруднить создание водородной бомбы в третьих странах – и во всяком случае мы не можем использовать данные о невозможности Простого Супера как 100 процентно надежные, поскольку люди, не понаслышке знающие об этой конструкции  - утверждают что детонация слоёв с дейтерием возможна.


Второе основное возражение против термоядерной детонации планет-гигантов – это низкая концентрация дейтерия в протозвёздном веществе и низкая наблюдаемая концентрация дейтерия в атмосферах планет-гигантов.

Оценка в один атом на 1600 получена в статье «Хаблл измеряет концентрацию дейтерия на Юпитере» посредством наблюдения Хаббла и на основании данных спускаемого зонда, сброшенного Галилео на Юпитер. (Hubble measures deuterium on Jupiter - Hubble Space Telescope Позже, однако, были проведены другие измерения, по которым концентрация оказалась значительно меньше, а именно примерно 1 атом на 50 000, что соответствует концентрации в протозвёздном веществе. Lellouch, E., et al. (2001). "The deuterium abundance in Jupiter and Saturn from ISO-SWS observations". Astronomy & Astrophysics 670: 610–622.  (точнее, 2.2*10**-5 для Юпитера и 1.7*10**-5 для Сатурна)

Эта величина в четыре раза больше, чем концентрация дейтерия на Земле и всего в пять раз меньше, чем необходимое минимальное значение для распространения волны ядерной детонации. С учётом неопределённости в измерении реальной концентрации, а также неопределённости в том, каков реальный минимальный порог запуска реакции термоядерной детонации дейтерия, и наконец, с учётом наличия других легкогорючих элементов (гелия-3 и литий-6) нельзя исключить возможность того, что эта концентрация является достаточной для взрыва Юпитера, или что другие планеты-гиганты содержат большие концентрации.

Более того, если предполагать, что  некоторые количества дейтерия откладываются где-то внизу, то концентрация его в верхних слоях атмосферы будет занижена. Установлена нехватка гелия в верхних слоях атмосферы Юпитера и особенно Сатурна по сравнению с солнечной концентрацией, и она объясняется именно осаждением более тяжёлого гелия вниз. Тоже может происходить и с дейтерием.

Следующие цитаты показывают, что такие возможности давно обсуждаются в научной прессе:

«Наоборот, Уран и Нептун могут быть обогащены дейтерием в ходе своего формирования в силу смешения из атмосферы с относительно большими телами, содержащие богатые дейтерием гранулы.» http://herschel.esac.esa.int/Publ/2001/lellouche.pdf
Emmanuel Lellouch. OBSERVATIONS OF PLANETARY AND SATELLITE ATMOSPHERES AND SURFACES

«Мы оценили соотношение D/H, которое могло иметь место в первоначальных льдах протосолнечной туманности…Эти модели предполагают, что соотношение D/H в этих льдах было примерно между 10**;4 and 10**;3»
 (Barry L. Lutz*, 1, Tobias Owen† and Catherine De Bergh‡ Deuterium enrichment in the primitive ices of the protosolar nebula.
 )

«На основании этих данных всё кометное облако Оорта имеет похожий состав воды, обогащённый дейтерием примерно в два раза по отношению к земной воде и примерно на порядок величины по сравнению с протосолнечным веществом». «Кометный дейтерий» (Roland Meier and Tobias C. Owen.  Cometary Deuterium. Space Science Reviews Volume 90, Numbers 1-2 / Октябрь 1999 г.
http://www.springerlink.com/content/j884385710582805/ )

Уран: Измеренные концентрации дейтерия оставляют примерно 1 атом на 20 тысяч.  The deuterium abundance ratio relative to light hydrogen 5.5+3.5;1.5;10;5 http://www.nationmaster.com/encyclopedia/Atmosphere-of-Uranus

Обогащение дейтерием в планетах гигантах. Deuterium enrichment in giant planets


«Здесь мы обсудили последствия отложений дейтерия (D) в отношении дополнительного тепла, излучаемого Юпитером и обсудили его влияние на профили распространения звука внутри Юпитера. Такие отложения, как предполагается, произошли на ранних стадиях формирования планеты (в модели нестабильности ядра) посредством испарения планетозималей в более глубоких частях протопланетной оболочки… Мы обнаружили, что при умеренных уровнях внутренней стратификации D (5%–15% от общего количества D в планете) D-D горение естественным образом объясняет дополнительное тепло, излучаемое планетой.» «Реакция синтеза на дейтерии в недрах Юпитера?» (Ouyed, R., Fundamenski, W. R., Cripps, G.R. and Sutherland, P.G.  D-D Fusion in the Interior of Jupiter? http://www.journals.uchicago.edu/doi/abs/10.1086/305797)

Отметим, что малые концентрации дейтерия на Юпитере не означают его малые количества. Например, если верхняя оценка его количества верна, то его масса составляет примерно 1/5 массу Земли, а если нижняя – то порядка половины массы Луны. На каждую пару атомов D, вступивших в реакцию, выделится около 10 Мэв энергии (c учётом того, что образовавшийся тритий тут же прореагирует), или 0.8*10**-12 Дж. Или 0.5*10**12 Дж на моль. Или 2.5* 10**14 Дж на кг. Или 2.5*10**38 Дж в максимальном случае для сгорания всего дейтерия во всём Юпитере. Это примерно равно энергии, которое Солнце излучает за 20 000 лет. И вся эта энергия выделится за несколько секунд. Это в миллиард раз как минимум больше того уровня энергии, который привел бы к гибели разумной жизни на Земле.

Такова вкратце ситуация с проблемой детонации планет гигантов. Сейчас мы рассмотрим связанные с этим вопросы более подробно. Мы обсудим историю вопроса, затем устройство аппаратов Галилео и Кассини с точки зрения того, могут ли они взорваться, затем снова обратимся к вопросу о возможности термоядерной детонации планет, затем обсудим возможные последствия для Земли такого взрыва и наконец обсудим другие существующие теории о возможности взрывов планет, не связанные с термоядерной детонацией.

История вопроса

Впервые возможность взрыва Юпитера была рассмотрена в публицистической статье Jacco van der Worp «Could NASA Use Galileo to Create a Jovian Nagasaki?» http://yowusa.com/space/2003/space-2003-09a/1.shtml В ней говориться, что в 2003 году НАСА приняло решение о затоплении космического аппарата Галилео, который занимался исследованием системы Юпитера, в самом Юпитере, с целью избежать заражения спутника Юпитера Европы земными бактериями. Однако Worp обращает внимание на то, что на борту Галилео находятся радиоизотопные генераторы на плутонии- 238, массой 12 кг., разделённые на таблетки по 150 грамм. Эти таблетки помещены в прочный жаростойкий кожух из тяжёлых металлов – с целью, чтобы они могли пережить любую катастрофу космического аппарата при старте с Земли. Worp обращает внимание на то, что хотя по распространённому мнению плутоний-238 не является оружейным плутонием, но на самом деле он имеет критическую массу. Минимальная оценка этой критической массы составляет 200 грамм, именно поэтому таблетки весят по 150 грамм (по чистому веществу). Современные исследования показывают, что критическая масса плутония-238 в случае шара чистого вещества составляет около 10 кг. (Updated Critical Mass Estimates for Plutonium-238 http://sti.srs.gov/fulltext/ms9900313/ms9900313.html).

Далее Worp предполагает, что поскольку таблетки сделаны неразрушающимися, они не разрушатся при входе Галилео в верхние слови атмосферы Юпитера, а начнут медленно погружаться в океан металлического водорода, присутствующий, согласно современным представлениям, на определённой глубине. Жаростойкость и высокая плотность позволит им погрузиться на значительную глубину, где они будут сжаты давлением в миллионы атмосфер. В какой-то момент давление разрушит эти таблетки. Если сжатие произойдёт быстро – то есть если внешний корпус таблетки внезапно проломится, то резкое сжатие плутония может привести его в сверхкритическое состояние и привести к ядерному взрыву. Поскольку окружающее давление будет уже миллионы атмосфер, удержание будет длительным и значительная часть плутония успеет прореагировать, что приведёт к росту температуры до 100 млн градусов при наихудшем раскладе. Этой температуры будет достаточно, чтобы инициировать термоядерные реакции в окружающем водороде, что может привести к самоподдерживающейся реакции горения в водородном океане Юпитера и затем к взрыву планеты с фатальными для человеческой цивилизации последствиями.

Worp выступил со своими соображениями в популярной радиопередачи Coast to Coast, однако они не были услышаны, и Галилео был затоплен. В наблюдаемой нами Вселенной взрыва не произошло (к этому вопросу мы ещё вернёмся). Однако через несколько месяцев вышла статья Ричарда Хогланда «Произвело ли НАСА случайно атомную бомбардировку Юпиетра» (Richard C. Hoagland. Did NASA Accidentally “Nuke” Jupiter? http://www.enterprisemission.com/NukingJupiter.html ) В нём он пересказал соображения Worp , а затем обратил внимание на то, что через месяц после затопления на поверхности Юпитера появилось странное пятно в экваториальной области.
Есть разные мнения о природе этого пятна – тень от спутника, обычный вихрь, ошибка наблюдений, однако Хогланд выдвинул предположение, что это пятно возникло в результате ядерного взрыва Галилео, поскольку он тоже был затоплен в экваториальной области. Однако размер пятна был примерно равен размеру Земли, и оно продержалось несколько дней (и напоминало пятна от падения кометы Шумейкера-Леви) – а это гораздо больше, чем могло бы продержаться пятно от ядерного взрыва в несколько десятков килотонн максимум. Такое пятно могло бы образоваться, могу я дополнить, если бы некоторое количество водорода тоже вступило бы в реакцию, но затем процесс остановился (и сила взрыва бы составляла гигатонны). Задержку в месяц от затопления Галилео до появления пятна Хогланд объясняет медленным погружением плутониевых таблеток в океан водорода, а затем медленным поднятием шара раскалённого газа после взрыва. Само пятно было зафиксировано только несколькими любителями астрономии и не стало научным фактом.

В 2006 году появилась, судя по всему, анонимная статья «Проект Люцифер» (The Lucifer Project http://www.rinf.com/news/nov05/lucifer-project.html), в которой рассматриваются те же самые риски применительно к проекту Кассини – зонду, обращающемуся в настоящий момент вокруг Сатурна. Этот зонд, вероятно, тоже будет рано или поздно затоплен в Сатурне и тоже несёт на себе плутониевые батареи. Статья написана в классическом духе теории заговоров и содержит массу неточностей. Основная из них состоит в том, что поджигание Юпитера или Сатурна должно привести к возникновению второго Солнца, то есть к зажиганию звезды, способной поддерживать устойчивое горение. Однако, как мы дальше увидим, возможно только взрывное, но не устойчивое горение планет-гигантов.

В отчёте НАСА о безопасности Кассини вообще не обсуждается риск поджигания Сатурна, но сказано, что ни при каких обстоятельствах ядерные таблетки не могут привести к ядерному взрыву. Там не сказано, что на борту Кассини содержится по крайней мере три критические массы плутония. (Spacecraft Power for Cassini
http://saturn.jpl.nasa.gov/spacecraft/safety/power.pdf )
Из отчёта создаётся впечатление, что там содержится безопасный изотоп плутония (mostly Pu-238, a non-weapons-grade isotope), а именно там сказано, что это изотоп не военного назначения. Действительно, плутоний-238 – не использовался никогда для создания ядерного оружия, и крайне не удобен для этого, так как сильно греется, и по ряду других причин. Однако это не значит, что он не может взорваться, и, по мнению правительства Соединённых Штатов, (Updated Critical Mass Estimates for Plutonium-238 ) он обладает критической массой. (Более того, он является мощным источником нейтронов по некоторым данным, и не требует нейтронного запала, в отличие от плутония-239. http://www.ricin.com/nuke/bg/bomb.html ) Здесь мы видим пример очень тонкой лжи, которая не очевидна, если только специально не заняться поиском источников. При этом придраться не за что, так как то, что сказано – правда. Просто она создаёт ложное впечатление. Либо, что ещё хуже, в НАСА просто не знают то, что знает министерство ядерной энергетики. НАСА вообще известно своим пренебрежительным подходом к проблемам безопасности, что демонстрирует история с Шаттлами. Их аварии не были случайными – каждый раз были люди, которые предупреждали о них – и их не слушали.

Специальные отражатели вокруг плутония-238 способны значительно снизить его критическую массу. Эти отражатели могут состоять из стали, а могут и из водорода. (напомню, что Кассини будет погружаться в океан водорода под высоким давлением и очень плотного). Даже для оксида плутония есть критическая масса, просто она в два раза больше. (Updated Critical Mass Estimates for Plutonium-238 Чем сильнее сжатие, тем меньше критическая масса, именно на этом основано действие имплозии в плутониевой бомбе.

В 2008 году НАСА отказалось от затопления Кассини и продлила его миссию ещё на два года. Дальнейшая судьба миссии зависит от финансирования и технического состояния аппарата.

Такова история проблемы. Отсюда мы видим, что она состоит из четырёх относительно независимых вопросов:

1) Может ли затопление Кассини привести к ядерному взрыву.
2) Возможно ли с помощью ядерного взрыва (или каким-либо другим способом) поджечь термоядерные реакции в недрах планет-гигантов.
3) И если да, то может ли ядерный взрыв Кассини стать этой причиной.
4) Каковы будут последствия для Земли термоядерного взрыва планеты-гиганта, то есть каковы шансы человеческого вымирания в результате такой катастрофы.

Перемножив вероятности всех четырёх событий, мы можем оценить риск глобальной катастрофы, связанный с Кассини.


В этой статье мы соберём доводы только в пользу наихудшего развития событий, выступая в роли, так сказать, адвоката дьявола и предоставим возможность более компетентным исследователям их опровергнуть.

О возможности взрыва ядерных топливных элементов.

Как признают исследователи, критическая масса плутония-238 и его ядерные свойства плохо изучены экспериментально. Не трудно предположить, что одной из скрытых целей полёта Галилео и Кассини было исследование подведения плутония-238 под огромным давлением. Если это так, то это был один из самых бессмысленных и безумных экспериментов в человеческой истории.

Отметим также, что плутоний-238 в батареях не является чистым. В нём может быть примеси плутония-239 (до 1/3 массы), а также в данных таблетках присутствует уран-234, который является источником нейтронов и может приводить к наработки других элементов в ходе длительной эксплуатации.

Одно из возражений теории о взрыве топливных элементов – то, что для взрыва плутония при имплозии требуется очень точное сферическое обжатие шара плутония. Отмечу, что сферичность обжатия гарантируется равномерностью высокого давления в недрах Сатурна. Кроме того, помимо сферической имплозии, бывает цилиндрическая (то есть равномерное сжатие цилиндра по бокам) и даже плоскостная (как молотом по наковальне) – они не годятся для военных атомных бомб, так как малоэффектвны, но могут быть интересны ядерным террористам как технически более простые. Они тоже приводят к ядерному взрыву, но меньшей силы. Неравномерность имплозии при сжатии топливных таблеток может компенсироваться длительностью силы внешнего давления. При этом, нам неизвестно, какой силы должен быть взрыв, чтобы инициировать термоядерную реакцию. (Внутри таблеток накапливается гелий за счёт распада плутония, то есть там есть чему загореться.) Отмечу, что быстрое сжатие ядерных таблеток возможно, когда внешнее давление превысит предел прочности и внезапно сомнёт их внешнюю оболочку. Ядерные таблетки должны быть очень тяжёлыми, очень тугоплавкими и очень прочными, чтобы проникнуть действительно глубоко в недра океана металлического водорода, находящегося внутри Сатурна. Именно такими они и сделаны – с тем, чтобы они не разбились при возможно сгорании Кассини в атмосфере Земли. И по этой же причине они не должны сгореть в атмосфере Сатурна.

Из приведённых выше рассуждений понятно, что в принципе необходимые элементы для начала ядерной реакции на присутствовали на Галилео и присутствуют на Кассини. Более того, Кассини имеет в два раза больше топливных элементов, чем Галилео. Однако есть много факторов, которые могут помешать началу бурной цепной ядерной реакции, например, медленное расплавление элементов по мере их погружения, разлёт ядерных таблеток одна от другой на значительные расстояния и т. д. Кроме того, таблетки окружены слоями графита и иридия, которые должны препятствовать цепной реакции (однако могут сгореть по мере погружения). С другой стороны, мы не знаем пока, что на самом деле находится в недрах планет гигантов и какие именно условия нужны для инициации самоподдерживающейся термоядерной реакции в них.

Моё мнение состоит в том, что, скорее всего, имело место медленное расплавление таблеток. И я бы дал 1 шанс на 10 000, что имел место ядерный взрыв. С другой стороны, если применять Байесову логику, то факт возникновения странного пятна на Юпитере вскоре после затопления Галилео повышает вероятность гипотезы о том, что взрыв всё же имел место.

Кроме того, мы не можем использовать тот факт, что взрыва не было, как доказательство его невозможности, так как мы могли бы выжить только в том мире, где Юпитер не взорвался. То есть, как бы ни была мала вероятность выжить, мы можем обнаружить себя только там, где мы выжили, а значит, не можем использовать факт своего выживания для оценки вероятности события. (См. мою статью «Природные катастрофы и антропный принцип» http://www.proza.ru/2007/04/12-13  за более подробным разъяснением этого момента). Наоборот, тот факт, что пятно 2003 г. имело огромные размеры, говорит не только о том, что взрыв был, но и что значительное количество водорода в нём поучаствовало, то есть реакция перешла на водород вокруг и даже стала на некоторое время самоподдерживающейся, так как для выделения гигатонн энергии должен был гореть водород на расстоянии хотя бы нескольких метров от места взрыва.

Как мы видим, даже при нынешнем ничтожном уровне развития космических технологий, человечество предпринимает вторую попытку за десятилетие взорвать планету-гигант. В будущем, когда появятся роботы, способные к самовоспроизводству, хотя бы в ограниченных пределах, освоение Солнечной системы пойдёт гораздо большими темпами. Тысячи космических кораблей, принадлежащих разным людям и корпорациям будут бороздить космос. Производство радиоактивных изотопов значительно удешевится и станет повсеместным. Множество экспедиций будет отправлено к планетам-гигантам, будут осуществляться погружения в их недра. В результате рано или поздно, случайно (например, в ходе космической войны) или намеренно внутри планеты гиганта будет взорвана ядерная бомба. Поэтому гораздо больший интерес представляет не способность ядерных элементов Кассини к взрыву, а сама способность планет-гигантов к детонации.

Возможность взрыва планеты – гиганта.


А. Болонкин некоторое время назад выступил в печати (Искусственный взрыв Солнца: реальная угроза человечеству? с предупреждениями о рисках взрыва Солнца.

Он сказал: «На Солнце реакция синтеза водородных ядер идет медленно за счет так называемого "туннельного эффекта" потому, что температура Солнца ниже температуры зажигания взрывной термоядерной реакции. Солнце "тлеет", обеспечивая жизнь на Земле. Но если вы хоть в одной точке Солнца превысите эту температуру зажигания, то эта гигантская "бочка" с водородом взорвется, разметает и сожжет всю солнечную систему, все, даже самые отдаленные, планеты. … Такой "спичкой" может быть специально сконструированная ядерная бомба. А поджигателем - умирающий диктатор тоталитарного государства, имеющего ядерно-ракетное оружие. Люди уже убедились, что в мире полно самоубийц-террористов, которые искренне верят, что чем больше они убьют "неверных", тем скорее попадут в рай». Идея Болонкина встретила справедливую критику на научных форумах.

Во-первых, архи трудно доставить запал на Солнце. Земля движется относительно Солнца со скоростью 30 км/сек, и эту скорость надо сбросить, чтобы упасть на Солнце. Обычных ракет на это не хватает, и приходится использовать гравитационные манёвры вокруг планет. Именно поэтому Меркурий так плохо исследован.

Во-вторых, солнечная радиация разрушит любоё зонд на подлёте к Солнцу или в верхних слоях его фотосферы.
В-третьих, плотность водорода в верхних слоях фотосферы Солнца ничтожна, и гораздо проще было бы поджечь водород в земных океанах, если бы это было вообще возможно.

Однако не трудно увидеть, что в случае планет-гигантов эти условия снимаются или облегчаются. То есть поджечь планету-гигант неизмеримо проще, чем Солнце, если это вообще возможно. Лететь к ним гораздо проще, так как это требует меньшего измерения скоростей, и такие полёты регулярно осуществляются. Нет излучения. Не трудно проникнуть в области с очень высоким давлением и плотностью. Плотность водорода в недрах Юпитера значительно выше, чем в океанах Земли (хотя бы потому что это не вода, и нет кислорода).

Отметим, что аналогии с падением кометы Шумейкера-Леви или гигантскими молниями в атмосфере Юпитера – не работают, то есть не доказывают безопасности ядерных взрывов в толще океана металлического водорода. Хотя энергия, выделяющаяся при падении кометы колоссальна, не факт, что она достигает необходимых 100 миллионов градусов хотя бы в одной точке, а скорее всего, распределена по большому объёму. Самое главное, что эта энергия наиболее интенсивно выделяется в верхних слоях атмосферы Юпитера, а не внутри металлического океана, поэтому данная ситуация ни в кой мере не аналогична.

Добавим, что энерговыделение Юпитера превышает его потребление энергии от Солнца, что связано либо с его продолжающимся сжатием, либо с наличием очень слабых ядерных реакций в нём, как предполагают некоторые теории. В последнем случае это означает наличие внутри Юпитера областей, в которых эти реакции способны протекать, хотя бы и медленно.

Отметим далее, что способы инициации термоядерной реакции относятся к вопросам создания ядерного оружия и потому засекречены. Доступные данные могут содержать случайные и намеренные ошибки и не могут служить надёжной гарантией невозможности какого-либо физического процесса.

Теперь обратимся к вопросу о способе горения термоядерного топлива. Вот что пишет Шкловский об источниках энергии взрыва сверхновых:

«Естественнее всего считать, что огромное количество энергии, освобождаемое при вспышках сверхновых, имеет ядерное происхождение. Однако далеко не всякое ядерное горючее может быть, хотя бы в принципе, ответственно за взрыв звезды. Прежде всего это относится к водороду - основному ядерному горючему, поддерживающему путем соответствующих термоядерных реакций спокойное излучение звезд на главной последовательности. Дело в том, что хотя выделение энергии при полном превращении водорода в гелий и очень велико (6 • 10**18 эрг/г), оно происходит достаточно медленно. Поэтому взрыва (т. е. очень быстрого освобождения большого количества энергии) в этом случае произойти не может.
Медленность термоядерных реакций на ядрах водорода объясняется тем, что цепь таких реакций (см. § 8) в качестве необходимых звеньев содержит процесс b-распада. Последние же протекают весьма медленно и их нельзя никаким образом ускорить, ведь это же спонтанные, т. е. самопроизвольные процессы. Например, даже при самой высокой температуре реакция превращения водорода в дейтерий:

p + p = D + b+ + n

происходит из-за b-распада очень медленно. Однако при высоких температурах благодаря уже рассматривавшейся в § 8 реакции 3He4 = 12С и последующих реакций ядер углерода с ядрами гелия (альфа-частицами) вида:

12C + 4He =16O + g, 16O + 4He =20Ne + g

может возникнуть очень большое количество легких ядер углерода, кислорода и неона. Ядра этих легких элементов могут уже при температуре около ста миллионов кельвинов вступить в реакции с протонами, сопровождаемые значительным, а главное, быстрым выделением энергии, так как такие реакции не сопровождаются b-распадом. Однако этим способом каждое ядро легкого элемента может последовательно присоединить к себе неболее трех-четырех протонов, что обеспечит выход энергии около 10-20 МэВ на одно ядро. Для более тяжелых ядер, получаемых путем последовательного присоединения протонов, наличие b-распада сильно замедляет реакцию, отчего она потеряет свой взрывной характер. Все же даже 3-4 последовательных присоединения протонов дают неплохую взрывчатку. Весь вопрос, однако, заключается в том, хватает ли у звезды нужного количества ядер легких элементов, чтобы при их взрыве (как это может случиться, мы пока не обсуждаем) выделилось нужное количество энергии.

Если химический состав звезды, которая должна взорваться, такой же, как у Солнца, то в каждом грамме ее вещества содержится примерно 5 • 10**20 легких ядер. Если каким-то образом взрывная реакция на легких ядрах описанного выше вида произойдет, то удельный выход энергии будет = 10**16 эрг/г. Это мало! Ведь в случае сверхновых II типа удельный выход энергии по крайней мере в 10 раз больше. Если мы на минутку вообразим себе, что наше Солнце взорвалось бы вследствие такой реакции, то выделилась бы энергия 10**49 эрг, а это все-таки в десять раз меньше, чем выделяется энергии при вспышках сверхновых I типа. Если предположить, что по какой-то неизвестной причине недра Солнца нагрелись бы до температуры в сто миллионов кельвинов, то скорее всего последовал бы взрыв. Однако скорость разлета газов не превышала бы, скажем, 500 км/с, а это по крайней мере в десять раз меньше, чем наблюдаемая скорость разлета при вспышке сверхновых (см. § 15).

Если мы хотим объяснить катастрофическое выделение энергии при вспышке сверхновой ядерными реакциями (а такие взрывные реакции могут происходить только с ядрами легких элементов), то необходимо предположить, что химический состав недр взорвавшейся звезды должен быть резко отличен от солнечного. Это различие должно выражаться в несравненно большем обилии легких элементов (азот, кислород, углерод, неон) по отношению к водороду, чем на Солнце. Например, если на Солнце на каждую тысячу атомов водорода приходится только один атом какого-нибудь из этих элементов, то у звезды, которая должна взорваться, количество легких атомов должно составлять уже 2-3% от количества атомов водорода».

Что для нас важно из приведённой цитаты? Во-первых, то, что хотя водород и не годится для быстрых реакций, но для этого годятся ядра лёгких элементов – углерода, кислорода и неона, которые в Юпитере присутствуют, хотя и в незначительных количествах – но не меньше, чем на Солнце.. Более того, за счёт наличия твёрдого ядра, облаков и т.д., эти лёгкие элементы могут присутствовать в Юпитере даже в больших количествах, чем в Солнце, потому что на него выпадали кометы и прочее во время его формирования. И, кроме того, за счёт гравитационной дифференциации и прочих процессов должны быть слои, где концентрация этих элементов повышена. (Кроме того, Нептун и Уран имеют ещё больше легких элементов, особенно кислорода, и тоже могут быть объектом целенаправленного взрыва.)
Состав атмосферы Юпитера: (википедия)
89.8±2.0% Hydrogen (H2)
10.2±2.0% Helium
~0.3% Methane
~0.026% Ammonia
~0.003% Hydrogen deuteride (HD)
0.0006% Ethane
0.0004% water
Массовая доля в атмосфере других элементов составляет 1 %: а по всей планете 5. При этом неона и гелия даже меньше, чем на Солнце, что связывают с тем, что они осели на глубину. Жидкий водород становится металлическим при температуре около 10 000 К.

Во-вторых, из цитаты Шкловского следует, что Солнце всё же может взорваться, если его нагреть до 100 млн. градусов. Для нас интересно, можно ли инициировать взрыв, нагрев до высокой температуры некий объём планеты или звезды и затем позволив выделившейся энергии нагревать соседние объёмы, так, чтобы пошла цепная реакция.

Внутри Солнца горение происходит медленно, и процессы находятся в равновесии. Если в каком-то месте ускорились ядерные реакции, температура и давление в нём выросли, и за счёт гидростатического равновесия эта область расширилась, таким образом, приведя к снижению температуры и скорости реакции. (См. Шкловский. Звёзды: их рождение, жизнь и смерть.) Однако это верно, только если скорость распространения реакции меньше, чем скорость звука в среде. В недрах звёзд эта скорость звука весьма высока за счёт огромных давлений и температур (до 10 000 км/сек), что делает сложным возникновение взрывных реакций. В недрах планет скорость звука имеет порядок 10 км/сек.
То есть в случае начала реакции горения в недрах планеты гиганта её недра не будут успевать перестроиться таким образом, чтобы сделать эту реакцию невозможной.

Медленное горение ядерного топлива в недрах звёзд является наиболее известным процессом термоядерного синтеза  в наблюдаемой вселенной, однако взрывное горение в ней тоже имеет место. Оно происходит при вспышках новых звёзд и при гелиевых вспышках на белых карликах и в ядрах красных гигантов. http://ru.wikipedia.org/wiki/Гелиевая_вспышка

Основой её является тройная гелиевая реакция. 3He4 = 12С  Формула, описывающая её энерговыделение, такова:

E = р**2 * X**3 * T**30.

То есть энерговыделение пропорционально квадрату плотности, кубу концентрации, и 30 степени температуры. Плотность в недрах Юпитера на 6 порядков ниже плотности в белых карликах, а концентрация гелия – на 1 порядок. Таким образом, при той же температуре энерговыделение было бы, согласно формуле, на 15 порядков ниже. Однако, чтобы компенсировать эту потерю в энерговыделении, достаточно было бы увеличить температуру примерно в три раза. То есть до, допустим, 300 млн. градусов. Очевидно, что в естественных условиях такая температура не может возникнуть, так как если бы температура поднималась плавно, за счёт самой реакции, то область реакции успевала бы рассеиваться (и чтобы этого не произошло, требуются особые условия, а именно вырожденность газа в белых карликах, который приводит к неизменности плотности с ростом температуры). Однако если бы температура скачкообразно бы оказалась выше порогового уровня, то реакция смогла бы стать самоподдерживающееся. Именно такие условия и может создать взрыв ядерной бомбы достаточной мощности.

Отметим, что вещество внутри планет гигантов также является вырожденным, как и вещество белых карликов, а именно, вырожденным является электронный газ в металлическом водороде. Неизвестно, в какой мере это сходство увеличивает вероятность самоподдерживающейся реакции синтеза, так как, вероятно, при резком нагреве это состояние водорода разрушается.

Напомню, что детонация – это «сверхзвуковой стационарный комплекс, состоящий из ударной волны и экзотермической химической реакции за ней. Её не следует путать с дефлаграцией — волной медленного горения, сопровождающейся дозвуковыми течениями».  http://ru.wikipedia.org/wiki/Детонация

При этом «широко известна теорема Харитона о том, что любое экзотермическое вещество способно к детонации, если его характерный размер превосходит некоторый минимальный, или критический». Л.П. Феоктистов. Термоядерная детонация. УФН 168 1247 (1998) http://www.ufn.ru/ru/articles/1998/11/f/

С одной стороны, скорость протекания тройной гелиевой реакции зависит от 30 степени температуры (Шкловский). С другой стороны, чем больше объём изначально вступившей в реакцию смеси, тем дольше будет время её удержания, так как время разлёта будет больше. При этом рост объёма вряд ли даст существенный выигрыш в смысле возможности снизить температуру зажигания реакции, так как рост объёма даст только одну или две степени.

Однако рост объёма изначально вступившей в реакцию смеси, во-первых, увеличивает время удержания, а значит, и выделившуюся энергию при взрыве на единицу массы, а во-вторых, сокращает разницу размеров между излучающей областью и областью, на которой рассеивается её энергия, что даёт возможность гораздо большего нагрева окружающих областей, и создаёт возможность для самоподждерживающейся реакции.

Например, при взрыве атомной бомбы в атмосфере, размер бомбы - метры, а расстояние, на которое проникает её излучение – километры, и в силу этого энергия взрыва очень равномерно размазывается по воздуху. При взрыве бомбы размеров десятки метров среде, светопроницаемость которой составляет только несколько метров (например, гидраты метана на Земле) вся энергия бомбы переходит на объём вещества, гораздо меньший её самой, и создаются условия для достаточного для инициации реакций синтеза.

Иначе можно сказать так: энеговыделение определяется объёмом бомбы, а потери на излучение – площадью, поэтому, чем больше размер исходной бомбы, тем меньше проблем с удержанием энергии и подключением дополнительных реакций.

Таким образом, для гипотетического запуска самоподдерживающейся реакции нужно некое сочетание условий:
1) Температуры смеси
2) Объёма смеси, доведённой до этой температуры
3) Химического состава смеси
4) Исходного давления и температуры смеси.

От людей непосредственно зависит только два первых параметра – а именно: можно создать бомбу такой силы, чтобы достичь требуемых величин. Другой вариант состоит в расположении множества бомб по поверхности воображаемой сферы, с тем, чтобы они сначала вызвали реакцию внутри этой сферы, а потом уже реакция из сферы распространилась за её пределы. (Если этот эксперимент осуществляется на Земле, то выхода реакции за пределы сферы и не нужно для гарантированной гибели всего живого.)

Вторые два параметра задаются опосредовано – а именно, через выбор места применения такого устройства.

Перед испытанием первой ядерной бомбы в США был выполнен отчёт LA-602 , в котором рассматривались риски того, что взрыв вызовет цепную реакцию синтеза азота в земной атмосфере. (Кроме того, бомба была поднята высоко над землёй, так как были соображения о риске того, что в реакцию распада или синтеза будет вовлечена земная кора). В результате были сделаны выводы о том, что риски инициации загорания земной атмосферы ничтожны.

Кроме того, в статье «Несостоявшийся Армагеддон» http://www.zn.ua/3000/3150/41866/  утверждается, что перед взрывом первой водородной бомбы Mike Гамов провёл аналогичные вычисления, которые доказали невозможность поджига дейтерия в мировом океане за счёт взрыва, который проводился на морском атолле. К сожалению, в открытой печати этих доказательств найти не удалось, что в частности может означать, что ситуация не столь хороша, как её пытаются представить. А именно, из отчёта о безопасности могли следовать те минимальные условия, которые необходимы для поджига морской воды (допустим, сила взрыва не менее 10 гигатонн) – и которые, конечно, должны быть засекречены.

Позже Комптон заявил, что шансы катастрофы (поджига атмосферы при первом взрыве) составляли менее чем 3 на миллион, но расследование Э.Кента показало, что он взял эти цифры с потолка. См. Эдриан Кент. Критический обзор оценок рисков глобальных катастроф.
http://arxiv.org/abs/hep-ph/0009204

Основным доказательством безопасности первого ядерного взрыва в LA-602 было то, что при синтезе ядер азота будет происходить огромные потери энергии излучением всех видов, и поэтому, как бы ни была велика начальная температура взрыва, реакция неизбежно затухнет.
Кроме того, если сфера, в которой происходит реакция, превысит размер в 50 метров радиусом, в ней начнёт играть роль эффект Комптона, состоящий в том, что при рассеянии фотонов на горячих электронах происходит охлаждение электронов и рост энергии фотонов, что приводит к ещё большему уносу энергии радиацией и ослаблению термоядерной реакции. Идея сделать водородную бомбу («простой супер» Теллера), просто присоединив трубу с дейтреием к атомной бомбе не работала, в частности, именно из-за комптоновского рассеяния, которое слишком быстро охлаждало её. С другой стороны, в чьих-то воспоминаниях отмечается, что если бы труба была ОЧЕНЬ широкой, то между температурами электронов и фотонов всё же бы установилось равновесие. Но технически это было нереализуемо.


Отметим, что началу термоядерных реакция на дейтерии соответствуют энергии в 0.1 Мэв, а выделение энергии составляет примерно 10 Мэв. Это означает, что реакция одной пары атомов может дать энергию для того, чтобы следующие 100 атомов вступили в реакцию, то есть коэффициент усиления – 1 к 50. Но в океанах 1 дейтрон приходится только на 7 000 атомов водорода, что делает поддержание такой реакции на дейтерии невозможным в океане.
При этом есть мнение, что в Арктике концентрация дейтерия в воде выше, и именно это вызывало опасения при взрыве Царь бомбы в 50 мегатонн в 1961 году, что этот взрыв приведёт к цепной реакции в океане и поэтому бомбу испытывали в  воздухе.
«Анализ показал, что дейтерия на Солнце очень мало, в тысячи раз  меньше, чем на Земле. Это качественный аргумент в пользу термоядерных реакций: дейтерий образуется в центральной зоне Солнца крайне медленно, а исчезает за 10 секунд. За столь малое время он, конечно, не может выйти на поверхность, а первичный дейтерий газопылевого облака, который сохранился на Земле, на Солнце давно сгорел.» http://window.edu.ru/window_catalog/pdf2txt?p_id=4392 ПРИРОДА И ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ ЗВЕЗД. Б. И. ЛУЧКОВ

Обратим внимание на следующий логический парадокс, возникающий в дискуссиях о взрыве планет гигантов – утверждается, что самоподдерживающаяся реакция внутри них невозможна, поскольку горячая область немедленно расширится и рассеется. Если эта область будет расширяться внутри планеты, то средняя плотность вещества в этой области будет равна средней плотности вещества внутри планеты, и в этом случае нельзя сказать, что область рассеялась (в отличие от случая взрыва атомной бомбы в атмосфере, где плотность материала  бомбы много больше плотности атмосферы и есть возможность рассеиваться). При этом, если сказать, что граница расширяющейся области будет более плотной, а внутренности - более пустыми, то это будет похоже на фронт ударной волны.
Если же сказать, что раскалённая область рассеется за пределы Юпитера – то это и будет взрывом Юпитера!

Вспомни аналогию с горением: если на кончике листа бумаги горит маленький огонёк, то он может легко сам погаснуть, а если лежит огромная куча прелых тряпок, то она может самовозгореться – то есть объём горящей массы даже важнее её температуры.


Таким образом, отсутствие взрывных термоядерных реакций на Солнце с дейтерием не может служить доказательством невозможности этих реакций на Земле и в планетах гигантах, так как на Солнце этого горючего уже нет.

Однако данный аргумент не работает в отношении менее прозрачных сред, более того, он подсказывает, что наиболее опасными для взрыва должны быть самые плотные и непрозрачные вещества, каковыми являются твёрдые материалы коры планет земного типа. С другой стороны, эти материалы должны содержать достаточные количества водорода, гелия, кислорода и углерод, чтобы них смогли протекать быстрые термоядерные реакции. Этим требованиям, по-видимому, более всего удовлетворяет морское дно Земли, богатое органическими остатками, в особенности гидратами метана, которые содержат H, O, C, и много примесей, делающих их непрозрачными для светового излучения и для нейтронов. (А также залежи природного газа, богатые примесью гелия.) Морское дно находится и под достаточным давлением, чтобы исключить быстрый разлёт составляющих его атомов « в пустоте».

Непрозрачность водородного океана Юпитера и других планет гигантов зависит от концентрации примесей, и нельзя исключить, что на какой-то глубине эта концентрация достаточно велика.

Кроме того, важной особенностью Юпитера является то, что, в отличие от Солнца, на нём сохранились очень легкогорючие элементы, в первую очередь дейтерий (а также литий). Кроме того, там в значительных количествах (в отличие от Земли) присутствует гелий-3, который рассматривается как перспективное ядерное топливо для будущих земных термоядерных электростанций, и есть проект по добыче его на планетах-гигантах, а именно, на Уране, где сила тяжести минимальна. В атмосферу Урана будет опускаться зонд, который будет в ней плавать и фильтровать гелий, выделяя гелий-3, а затем с него будет стартовать ракета к Земле. Bryan Palaszewski. "Atmospheric Mining in the Outer Solar System. http://gltrs.grc.nasa.gov/reports/2006/TM-2006-214122.pdf Сам этот проект создаёт риски ядерного взрыва, поскольку такой корабль потребует для себя ядерной энергетической установки, и, по определению, будет набит ядерным топливом в виде гелия-3.

Напомню, что дейтрид лития является основным топливом современных водородных бомб.  Можно предположить, что в некоторых областях, благодаря массовой дифференцировке водорода, количество дейтерия в Юпитере будет повышенным (хотя это противоречит данным о сильной конвекции в его атмосфере). Но на дне океана металлического водорода, если там нет сильной конвекции, это возможно. Можно также предположить, что и сам дейтрид лития ( в виде областей повышенной концентрации) образуется на Юпитере в неких уникальных условиях – также  как на Земле иногда бывают самородки золота.

В будущем, когда освоение планет станет массовым, появится множество независимых станций, работающих в атмосферах планет-гигантов, и возможны и войны за право пользования планетами с применением ядерного оружия, что опять-таки чревато падением его в недра планет и взрывом.

Вывод: возможность инициации термоядерной детонации одной из планет гигантов выглядит возможной, хотя для этого может потребоваться запал огромной силы. Иначе говоря, при наличии неограниченно сильного запала, мы, вероятно, можем поджечь планету-гигант. Без точных вычислений невозможно оценить силу запала.

Также как и на Земле далеко не любой ядерный взрыв может привести к неконтролируемой ядерной реакции, также и взрыв Кассини вовсе не обязательно приведёт к взрыву Сатурна, даже если взрыв Сатурна в принципе возможен. Всё зависит от силы и места взрыва.

Можно дать от балды следующие «экспертные оценки»: вероятность взрыва Кассини – менее 1 к 10 000, вероятность того, что планеты-гиганты в принципе могут взорваться – 1 к 10, вероятность того, что взрыв Кассини станет причиной взрыва Сатурна – тоже 1 к 10 000, вероятность вымирания в результате взрыва – 1. Тогда суммарная вероятность вымирания в результате миссии Кассини – 1 к миллиарду. Но даже эта оценка неприемлемо велика, согласно Э.Кент. Критический обзор рисков ускорителей.

Кроме того, ошибка в оценке этой оценки больше самой оценки, то есть вряд ли я ошибаюсь реже, чем 1 раз на миллиард.

Вероятность катастрофы с Кассини примерно такова же, как и шансы катастрофы с LHC. Печально, что человечество создаёт столь много опасных экспериментов одновременно.

Отметим, что проблема взрыва небесных тел возникнет и при гипотетическом будущем отклонении угрожающих Земле комет и астероидов с помощью ядерных взрывов. Поскольку для такого отклонения сколько-нибудь крупных тел потребуются взрывы гигатонных масштабов, шансы термоядерной детонации осколков комет существенно возрастают.

И поскольку такие взрывы, возможно, будут недалеко от Земли (если перехватывать кометы в последний момент), то последствия будут весьма плачевными. Кроме того, радиация от самого взрыва ракеты перехватчика тоже выпадет на Землю.

Гравитационное расслоение с выделением тяжёлой воды возможно внутри уже остывших водяных тел – например, спутников планет гигантов.

Для уничтожения разумной жизни на земле достаточно будет взорвать куб с ребром в 100 метров из тяжёлой воды, что даст 1000 примерно гигатонн (эквивалентно падению астероида диметром в несколько километров), но главное – выделит миллионы тонн радиоактивных изтопов. Наработать такое количество тяжёлой воды, быть может, удастся с помощью генетически модифицированных организмов, чувствительных к изотопному составу. «А вместе с тем известно, что физико-химические свойства D2O совсем иные, чем у Н20 – ее постоянного спутника. Так, температура кипения тяжелой воды +101,4°С, а замерзает она при +3,81°С. Ее плотность на 10 процентов больше, чем у обычной.» «Осторожно, тяжелая вода!» М. АДЖИЕВ http://n-t.ru/tp/mr/otv.htm Далее в статье утверждается, что придонный лёд в северных реках состоит из тяжёлой воды, а также что отложения из такого льда есть на дне в Арктике.

«Крупнейший детектор солнечных нейтрино SNO (Канада) содержит 1 килотонну тяжёлой воды». (википедия) http://ru.wikipedia.org/wiki/Тяжёлая_вода
Если бы эта вода сдетонировала вся, то взрыв составил бы около 10 гигатонн. Кроме того, есть реакторы, охлаждаемые тяжёлой водой.

Известный гавайский деятель, борец с LHC, подал иск против ДРС, в котором, в числе прочих, упомянул риски, связанные с термоядерной детонацией криоматериалов, находящихся в LHC, а именно тяжёлой воды и жидкого гелия. Среди возможных причин детонации – отклонение пучка из ускорителя, и такие эффекты, как мюонный катализ.  Он пишет:
«У меня было несколько многочасовых бесед с доктором Уэббом относительно возможности термоядерной детонации потенциально способных к этому материалов имеющихся на БАК в высокой концентрации, в том числе способного к синтезу С12 и виде коллиматоров массой в одну тонну и многотонных  графитовых блокираторов пучка (beamdump), способного к синтезу N14  в цилиндрах со сжатым воздухом под давлением в 100 атмосфер и способного к синтезу He4 используемого в качестве охлаждающей жидкости для сверхпроводящих магнитов, которые тянутся по всей длине 27 километрового кольца LHC. Он тоже согласился, что возможность термоядерной детонации этих веществ в результате неверно направленного пуска существует и требует дальнейших исследований.»
 
Кроме того, если гелий из охлаждающей системы попадёт внутрь кольца ускорителя, то получится нечто вроде ТОКОМАКА.
Тоже касается и будущего проекта ИТЕР, где, кроме всего прочего, будет накапливаться крайне опасный кобальт-60 в стенках камеры (бланкете), и в случае взрыва ускорителя будет огромное радиоактивное заражение.

Отложения дейтерия возможны и на Марсе (дейтерия нарабатывается за счёт космических лучей – захват водородом нейтрона – проверить – следовательно, более лёгкие космические тела будут иметь большую концентрацию дейтерия, так как у них отношение площади к объёму больше), и даже в ядрах комет и ледяных карликовых планет. В этом смысле опасно отклонять комету с помощью направленного ядерного взрыва, так как это может привести к ее детонации -  и выпадению образовавшихся радиоактивных элементов на Землю. (Вспомним недавнюю вспышку кометы Холмса.)

Кроме того, если верно, что дейтерия нарабатывается из водорода под воздействием космических лучей, то древние поверхности ледяных лун должны быть исключительно богаты дейтерием – так как там нет перемешивания. Например, поверхность Энцелада, над которым регулярно пролетает Кассини и может врезаться в него. Впрочем, если взрыв охватит только поверхность Энцелада, а не его объём, то количество образовавшихся радиоактивных элементов может быть недостаточно, чтобы причинить вред Земле, хотя полное разрушение спутника и распыление его остатков по всей Солнечной системе ( с последующей «ядерной» зимой на Земле) весьма вероятно. А также разлёт высокоскоростных осколков в результате несимметричности взрыва, которые тоже могут выпасть на Землю.

Есть основания полагать, что дейтерия может быть отдельным слоем в металлическом ядре Юпитера.
    «В Ливерморской лаборатории получены свидетельства того, что дейтерий D2 (тяжелый водород) переходит в металлическую фазу при давлении 50 ГПа и температуре 8000 К. Примерно такие условия, как полагают, существуют в недрах планеты Юпитер.
Металлический водород H2 был создан в той же Ливерморской лаборатории в 1996 г. В новом эксперименте использовался мощный лазерный нагрев рабочей среды, которая толкала поршень, создавая в жидком дейтерии ударную волну. При увеличении давления сжимаемость дейтерия возрастала, что связано с разрушением молекул D2, а возрастание коэффициента отражения света при сжатии свидетельствовало о появлении металлических свойств. Переход в проводящее состояние происходил непрерывно, так что в каждый момент времени дейтерий представлял собой смесь молекул, атомов, ионов и свободных электронов. Непрерывность перехода говорит о том, что в Юпитере, вероятно, не существует резкой границы между металлическим ядром и внешними молекулярными слоями.»
http://nature.web.ru/db/msg.html?mid=1156483&s=

«В современной тонкой марсианской атмосфере отношение дейтерия к водороду в водяном паре в пять раз выше, чем в воде на Земле. Прошлые исследования объясняли это выходом водорода из марсианской атмосферы с течением времени. Так как водород легче дейтерия, он улетучивался быстрее, что вело к высокому относительному уровню дейтерия в атмосфере Марса в наше время.»
http://martiantime.narod.ru/Papers/01014.htm

«В метеоритах, содержащих водород, отмечено в десятки раз большее, по сравнению с землей, содержание дейтерия.» «Подобными столкновениями метеоритов или астероидов в Солнечной системе могут быть вызваны и некоторые из гамма-всплесков (с соответствующим спектром и временем), приписываемых удаленным внегалактическим объектам.»
ХОЛОДНЫЙ ЯДЕРНЫЙ СИНТЕЗ И ПРОБЛЕМА ОБРАЗОВАНИЯ ЛЕГКИХ ЭЛЕМЕНТОВ В ЗЕМНОЙ КОРЕ И МЕТЕОРИТАХ. Михаил Карпов
http://www.sciteclibrary.ru/rus/catalog/pages/9070.html

«В комете было обнаружено высокое содержание дейтерия в форме тяжёлой воды: почти в два раза больше, чем в земных океанах. Это означает, что, хотя столкновения комет с Землёй могли быть важным источником воды на планете, они не могли быть единственным источником (если, конечно, подобная концентрация характерна для всех комет).[18]» 


Гипотетически можно себе представить двухступенчатую (или даже трёхступенчатую) термоядерную детонацию небесного тела. Вначале загорается очень небольшая (несколько сот метров размером) область с очень высокой концентрации дейтерия – скажем, некий ледник. Затем загорается область вокруг него с меньшим содержанием дейтерия, которая для своего горения требует запала большей силы. (В качестве этого запала выступает первоначальная область высокой концентрации). Затем в реакцию вступает находящийся внутри этой же области гелий по типу тройной гелиевой реакции, которая и охватывает значительный объём планеты.



Predictions of the 3He concentration in the helium of the atmosphere of Uranus are about 1;10–4 (by mass).
 Atmospheric Mining in the Outer Solar System
http://gltrs.grc.nasa.gov/reports/2006/TM-2006-214122.pdf

концентрации лития в звёздном первоначальном веществе были порядка 10**-10. В земной коре он содержится в концентрации 20-70 грамм на тонну, при этом только одна десятая его составляет литий-6. Концентрация лития-6  на Юпитере будет где-то между этими двумя оценками. То есть между 2*10-6 и 10-11.


Всё же оказалось, что космические лучи не могут производить дейтерий. http://en.wikipedia.org/wiki/Cosmic_ray_spallation


D + D ; T + p
  ; 3He + n


The optimum temperature for this reaction is 15 keV, ( то есть примерно 150 миллионов градусов) http://en.wikipedia.org/wiki/Fusion_power#D-D_fuel_cycle
При этом выход реакции составляет как минимум 3 Мэв или 10 учётом трития. Что означает, что реакция пойдёт в условиях концентраций 1 к 100 или 1 к 300 в случае отсутствия потерь энергии.

«При температуре протозвезды – 10**6 К (100 эв) происходят реакции горения дейтерия – 2H + 2H с образованием трития 3H.» http://nuclphys.sinp.msu.ru/pilgrims/cr01.htm   Такая реакция идёт медленно при такой температуре.

«В принципе, запустить термоядерную реакцию как источник нейтронов достаточно несложно. Гораздо труднее запустить ее как источник энергии. Здесь мы сталкиваемся с так называемым критерием Лоусона, который определяет энергетическую выгодность термоядерной реакции. Если произведение плотности реагирующих ядер и времени их удержания на расстоянии слияния больше, чем 1014 сек/см3, энергия, даваемая синтезом, превысит энергию, вводимую в систему.

Именно достижению этого критерия и были посвящены все термоядерные программы.
Классический супер

Первая схема термоядерной бомбы, пришедшая в голову Эдварду Теллеру, была чем-то сродни попытке создать плутониевую бомбу по пушечной схеме. То есть вроде бы все правильно, но не работает. Устройство «классического супера» — жидкий дейтерий, в который погружена плутониевая бомба, — было и вправду классическим, но далеко не супер.

Мысль о взрыве ядерного заряда в среде жидкого дейтерия оказалась тупиковой изначально. При таких условиях мало-мальский выход энергии термоядерного синтеза мог быть достигнут при подрыве ядерного заряда мощностью 500 кт. А о достижении критерия Лоусона вообще говорить не приходилось.»
http://www.lki.ru/text.php?id=3602&print

«Если я вам подробно начну рассказывать, какую мы водородную бомбу делали с Зельдовичем, я думаю, что вы через пять минут утомитесь - ну, потому что это на самом деле не очень интересно, хотя, по-моему, сегодня нет абсолютно никакого секрета в этом, тем более, что аналог этого делался в Америке и об этом сейчас совершенно спокойно говорят. Это Теллер делал - ту же самую трубу с жидким водородом, ее нужно было атомной бомбой разжечь, создать очаг высокой температуры, - и после этого будет распространение. Мы смотрели стационарный режим - как обычный бикфордов шнур поджигаешь в одном месте, и бежит пламя. Только это сооружение получалось у нас метра 1.5-2 в диаметре - раз, да жидким водородом - два, да огромную бомбу надо было рядом взрывать, чтобы запалить, и при этом при всем не было известно, выйдем ли мы в стационарный режим. Взрывчатка - это известно: бежит и бежит, - а здесь характерные масштабы все меняются, естественно, потому что энерговыделение в миллионы раз превосходит, отсюда и скорости - как корень квадратный из калорийности топлива. Поэтому скорость - не километровая, а, допустим, 100 км или еще больше. Вот такие масштабы, явление яркое.

Загадка здесь одна была. Есть теорема Харитона: любое вещество, способное к положительному энерговыделению, способно к детонации. Нужно, чтобы вещество не разлетелось, не закончило свое существование раньше времени: оно должно прогореть. Поэтому если размер меньше некоторого, то вещество разваливается и не успевает сгореть, нет самоподдерживания, передачи энергии и распространения. Казалось бы, вопрос очень простой: 1 м не получается - 2 м сделаем, 10 м, по крайней мере на бумаге.

И вот в этом была вся собака зарыта: даже водород, который имеет наименьший Z и, следовательно, у него все радиационные процессы подавлены, слабее, чем в любом другом веществе, но они все же есть. Из-за этого "токомаки" не допускают загрязнения среды, потому что многократно возрастают радиационные потери. Всякое вещество стремится к тому, чтобы придти в равновесие с излучением . Но плотность энергии излучения пропорциональна температуре в четвертой степени, а для материальной части - первой степени. Поэтому при некоторой температуре начнет преобладать радиационная энергия, как раз в той области, 10 кэВ, где дейтерий горит (трития-то не напасешься). Поэтому нельзя было допустить термодинамического равновесия среды, а то вся энергия начнет уходить в радиацию. Она не передается частицам, и это не способствует протеканию термоядерных реакций. Как бы в подпол куда-то она уходит. Как от этого спасаться? Так "токомаки" работают, у них среда - прозрачная по отношению к излучению. Нужно сделать размер меньше, чем длина пробега. Тогда слабый квант - рожденный, допустим, тормозным механизмом, - не набрав энергию, уходит; он слабенький - ведь равновесие наступает тогда, когда он начинает взаимодействовать с электронами и отбирать оттуда энергию, но если среда прозрачная, он раньше вылетает. Таким образом, появляется ограничение сверху. Вы не можете сделать слишком большой размер - грубо говоря, больше, чем длина пробега этого самого кванта, - потому что тогда он начинает энергетически размножаться. Появляется мощный отсос этой энергии. Опять картина не замыкается, т.е. энергии начинает не хватать, чтобы поддерживать режим горения.

И вот мы крутились все время на острие. По развалу, по времени жизни всей этой системы нам нужно увеличить размер. А по радиационным потерям - нужно уменьшать, чтобы кванты улетали. На базе этих исследований возникло много интересных решений, чисто теоретических. Они все сохранились; абсолютно, по-моему, никакой секретности они сейчас не представляют. Ради восстановления справедливости - имени того же Зельдовича, который очень много сюда вложил сил, - мне казалось, давно следовало бы все эти материалы рассекретить. Хорошая, добротная наука, которой, кстати, и здесь помогали в Москве, очень сильно..
О: Да, в Химфизике. В результате приближаемся к выводу: не получается - по крайней мере, стационарный режим... Ну, может быть, он особенно и не нужен: чего-то подожгли, ну, пусть затухает, главное, чтобы энергия выделилась, - чего нам, не километры же выстраивать из этого, правильно? Но 1.5-2 м диаметра этой трубы, да там жидкий водород, а если стенка металлическая, то она начинает подхватывать мелкие фотоны и их обратно отправлять, т.е. из легкого материала нужно сделать стенки... Замучились с конструкциями этими: не держит, дышит она, слишком тонкие стенки пытаемся сделать. Само инициирование не получается; мучились, мучились - и, к счастью, в это время товарищ Сахаров рванул свою слойку, свой вариант водородной бомбы. Ну, и нам стало ясно: по крайней мере, с этим конкурировать мы не можем. И вообще пора кончать. Ну, есть какая-то водородная бомба, чего мы будем еще какую-то следующую громоздить - с неизвестным исходом и огромной затратой и своих усилий, и материальных средств?! Хотя и начали уже конструировать баки для жидкого водорода, а его нужно было огромное количество, целые фабрики... Так что с благословение Зельдовича и Франк-Каменецкого мы это дело прекратили..»


Ультраплотный дейтерий может содержаться внутри планет гигантов. Он гораздо лучше подходит для термоядерной детонации, и на земле его собираются использовать для установок термоядерного синтеза на основе лазерного поджига. Плотность его в миллион раз больше плотности обычного дейтерия.
Ultra-dense deuterium may be the nuclear fuel of the future



Последствия взрыва


Предположим, что взрыв Юпитера (или Сатурна – но для простоты рассмотрим Юпитер) произошёл. Каковы будут негативные последствия этого события для Земли?

Здесь есть два варианта событий – 1 – взрыв происходит в настоящий момент времени, когда люди живут только на Земле. 2. Взрыв происходит через 100 или более лет, когда человечество распространилось по всей Солнечной системе. Во втором случае взрыв гораздо вероятнее, но его последствия могут не быть смертельными для человечества как вида.

Энергия взрыва в максимальном случае будет равна энергии вспышки новой звезды – если большая часть термоядерного топлива в Юпитере прогорит. Если взрыв будет меньшей силы, то критическое значение приобретёт вопрос – достаточно ли будет его силы, чтобы заставить Юпитер сбросить свою атмосферу. Я полагаю, что если реакция станет самоподдерживающейся, то силы взрыва будет достаточно для сброса атмосферы, и что если сброс атмосферы произойдёт, то последствия для современной Земли будут плачевными.

Как я уже говорил, стать второй звездой в Солнечной системе Юпитер не сможет, и поэтому возможно только его взрывное горение. Максимальное время этого процесса определяется скоростью звука в ядре Юпитера, которая не меньше 10 км. сек., а размер горящей области – не более 100.000 км. Таким образом, максимальное время горения не более 10 000 секунд, то есть трёх часов. Однако, скорее всего, гореть будет только внутренняя, более плотная и меньшая по объёму часть ядра, и скорость горения составит около 1000 км.сек, что соответствует скорости газов в плазме, разогретой до сотен миллионов градусов. Таким образом, минимальное время горения составит примерно 10 секунд.

Если только одна тысячная часть вещества Юпитера примет участие в реакции, и при этом выделится энергия, равная одной тысячной массы вступившего в реакцию вещества, то она будет эквивалентна. 10**18 тонн. При этом ежесекундно в недрах Солнца 4*10**6 тонн вещества переходит в энергию. Отсюда следует, что светимость Юпитера примерно на час (ориентировочное время рассеивания и охлаждения атмосферы) станет в 100 миллионов раз больше светимости Солнца. За счёт большего расстояния от Земли, эта энергия уменьшится примерно в 25 раз, но в любом случае, в течение часа поток излучения превысит солнечный  в миллион раз. Нет нужды вдаваться в точные подсчёты, чтобы сказать, что это приведёт к срыву атмосферы Земли и гибели всей биосферы.

Вероятно, значительный слой скальных пород будет сорван (от десятков метров до километров толщиной). С другой стороны, поскольку вспышка будет кратковременной, то обратная сторона Земли и других планет потерпит значительно меньший ущерб, и теоретически подземные базы, заглублённые на километры в глубь Луны, могли бы эту вспышку пережить. (Это также означает, что та сторона в будущем космическом конфликте, которая будет располагать такими базами, может быть заинтересована во взрыве Юпитера с целью очистить Солнечную систему от противника.)

Взрывная волна из раскалённого водорода достигнет Земли через несколько дней или недель, но уничтожать ей будет уже нечего, и сила её воздействия будет меньше, чем от вспышки.

Если же взрыв будет менее энергетичным (или, как предлагалось в одном месте, Земля будет заслонена от него Солнцем в этот момент), то следующим поражающим фактором, который угрожает Земле, будет выпадение радиоактивных осадков от взрыва.

И при вспышках сверхновых, и при обычных ядерных взрывах выделяется много радиоактивных элементов (за счёт захвата нейтронов тяжелыми ядрами, которые на Юпитере есть, и за счёт синтеза). Поскольку до прихода рассеянных остатков Юпитера уйдёт от нескольких дней до нескольких лет, то значительное количество радиоактивных элементов с периодами распада в несколько лет сохранится и выпадет на Землю. Например, для полного радиоактивного заражения Земли потребуется только несколько сотен тысяч тонн кобальта-60. Это будет означать долгую и мучительную смерть для всего живого.

Видимый размер Земли с Юпитера – примерно 1 к 100 000, а доля Земли на его небосводе по площади – 1 к 10 млрд. Можно предположить, что Земля получит не меньшую долю веществ, сброшенных Юпитером (на самом деле, больше, за счёт гравитационного захвата). Если он сбросит 1/10 массы, то на Землю выпадет 10**13 тонн Юпитерианского вещества (то есть 10 000 куб. км. по объёму воды).
В случае взрыва сверхновых образуется изотоп никель-56 с периодом распада в 6 дней, который превращается в изотоп кобаль-56 с периодом распада в 77 дней. При скорости разлёта оболочки Юпитера около 1000 км/сек (примерно соответствующую скорости атомов вещества при температурах термоядерного горения) продукты распада долетят до Земли за 8 дней. Даже если только одна десятитысячная часть будет состоять из радиоактивных элементов, это всё равно будет 10**9 тонн, или 2 тонны на квадратный километр земной поверхности, то есть 50 000 моль вещества никеля или10**29  атомов, которые будут давать 10**17 распадов на квадратный метр в секунду, что, грубо говоря, будет соответствовать миллиону рентген в секунду, то есть тысяче смертельных доз в секунду. Даже если радиация будет в миллиард раз меньше, то одна смертельная доза будет набегать за 10 дней.

Далее, в случае разрушения Юпитера Солнечная система наполнится его остатками и остатками его спутников, многие из которых попадут во внутренние области системы и приведут в интенсивной метеоритной бомбардировке Земли. Гравитационная стабильность системы также пострадает.

Наконец, остатки Юпитера могут сформировать новый «протопланетный» диск, часть которого также будет (временно) во внутренних областях Солнечной системы и будет рассеивать Солнечный свет, что приведёт к «ядерной зиме» на огарке Земли. Оптическая толщина диска будет особенно велика в плоскости эклиптики, так что Земля может погрузиться в полную тьму. Напомню, что при ничтожной массе хвосты комет очень ярко видны на небе, то есть много массы для затмевания Солнца не потребуется.

Эти выводы не сильно отличаются для взрывов Сатурна, Урана и Нептуна, так как неопределённость в этих выводах составляет несколько порядков, однако запас «поражающей способности» составляет много порядков. Следовательно, ядерный взрыв любой планеты следует рассматривать как угрозу человеческому существованию.

Только когда человечество расселится далеко за пределы Солнечной системы, например, в облако Оорта, взрыв Юпитера не будет представлять для него опасность полного вымирания.

Можно также возразить, что высокие концентрации дейтерия будут только на той глубине, на которую трудно проникнуть зонду по причине высоких давлений и температур. Однако и здесь возможны варианты. Например, Земля имеет твёрдое железное ядро при температуре около 6000 градусов – то есть возможно сохранить твёрдую оболочку зонда за счёт того, что при высоком давлении вещество остаётся твёрдым при больших температурах. Однако затем зонд должен сбросить эту оболочку быстро, чтобы взрыв произошёл рядом с океаном дейтерия. (или если в этой оболочке растворён дейтерий)
Кроме того, высокие температуры не должны проникать внутрь зонда, что накладывает ограничения на скорость погружения/размеры зонда. Наконец, оболочка должна выдерживать давление и не передавать его в центр.

Есть предположения, что в жидком железе в недрах Земли растворён водород, причём в больших количествах (и что даже за счёт этого земля расширяется) – если так, то в недрах земли тоже могут быть слои обогащённые дейтерием.

Другие возможные взрывы планет.


Некоторое время назад Э.М. Дробышевский на весь интернет прошумел со своей статьёй «О приоритетности космический миссий» (Опасность взрыва Каллисто и приоритетность космических миссий www.ioffe.ru/journals/jtf/1999/09/p10-14.pdf ), где утверждает, что спутник Юпитера Каллисто может взорваться из-за реакции химического горения в ионизированном льде. Допустим, что это так. Тогда самопроизвольный взрыв Каллисто в ближайшие 100 лет имеет шансы менее, чем 1 к 10 миллионам, исходя из того, что сам Калисто существует не менее миллиарда лет. С другой стороны, экспедиция ко спутнику предполагает его глубокое бурение и прочее зондирование, и может разным образом пойти наперекосяк и привести к взрыву Калисто (коли он возможен, например, в случае падения аппарата на поверхность и взрыва его плутониевых батарей). Я думаю, что справедливо будет предположить, что экспедиция на Каллисто имеет не менее 1 шанса из 1000 на то, что она приведёт к катастрофе (если катастрофа возможна). Иначе говоря, экспедиция увеличивает шансы катастрофы в десять тысяч раз. Таким образом, приоритетность космических миссий должна состоять в том, чтобы никаких миссий к Каллисто не направлять. (Здесь уместна шутка: Вскрытие показало, что больной умер от вскрытия.) "Надо исследовать, может ли Каллисто взорваться. Насколько сильно насыщены его льды продуктами электролиза, мы не знаем, и никто вам не скажет. Нужно полететь на Каллисто, сесть туда, пробурить, посмотреть", - считает ученый. http://www.uralweb.ru/news/n325810.html


Кроме того, что нам даст знание о том, что Каллисто таки может взорваться? Мы должны будем поставить вокруг него космические патрули, чтобы защитить его от столкновения с метеоритами и от космических террористов? (Потому что, коли знание о рисках взрыва Каллисто будет обнародовано, то есть шанс, что найдутся желающие.) Мы должны усиленно строить бомбоубежища? Или мы должны начать откачивать из него излишки водорода, что само чревато взрывом?


Кроме того, можно рассмотреть гипотетическую возможность столкновения Кассини со спутником Сатурна Энцеладом, мимо которого он регулярно пролетает на небольшой высоте. Гипотетически, такое столкновение может привести к ударной имплозии ядерных таблеток Кассини, ядерному взрыву и затем термоядерному взрыву Энцелада, состоящего из водяного льда с примесями. Масса Энцелада в 10 миллионов раз меньше массы Юпитера, поэтому, исходя из приведённых оценок, его светимость при взрыве тоже должна быть в десятки миллионов раз меньше. С другой стороны, время горения Энцелада составит доли секунды. В этом случае его светимость на одну секунду превысит солнечную в три тысячи раз на уровне Земли. Этого достаточно, чтобы вскипятить слой воды толщиной в несколько сантиметров. Таким образом, всё живое на поверхности одного полушария погибнет от ожогов, как от взрыва атомной бомбы, а также вспыхнут интенсивные пожары. Глобальные последствия будут сравнимы с глобальной ядерной войной, но какое-то число людей выживет. Вместе с тем, при взрыве Энцелада также образуется значительное количество радиоактивных веществ, тоже в десять миллионов раз меньше, чем при взрыве Юпитера. Однако мы видели, что взрыв Юпитера даёт запас в миллиард раз по радиоактивности для вымирания, то есть радиации от взрыва Энцелада может хватить.
Подобного рода рассуждения применимы и для термоядерного взрыва других спутников планет, крупных астероидов и планет земной группы, если обнаружатся способы их детонации. Можно также вообразить, что внутригалактические метеориты, имеющие скорости в сотни километров в секунду, могут вызвать ядерные реакции в случае их столкновения с ледяными спутниками.

Наконец, есть теория о том, что взрывы планет связаны с естественным урановыми реакторами в их центре. (В.Ф. АНИСИЧКИН, Д.В. ВОРОНИН. РАСЧЕТ ФРАГМЕНТАЦИИ ПЛАНЕТ ПРИ ВЗРЫВЕ http://www.vniitf.ru/rig/konfer/5zst/Section2/2-4r.pdf  и другие их работы) Взрывы происходят после импактного события, когда реактор в центре планеты сжимается. Такой реактор в активной форме мог бы быть на Земле и у планет гигантов, а в спящей – на других планетах земной группы и на некоторых (железных) астероидах.

В настоящее время появились проекты глубоко бурения мантии с помощью тугоплавких зондов с радиационным источником тепла или, скорее, реактором (Л.Я. Аранович). Помимо рисков создания сверхвулкана, такие зонды создают и риск ядерного взрыва при внезапном сломе оболочки зонда и резком сжатии радиоактивного вещества, если оно поддерживает деление. Такой взрыв мог бы стать инициатором для пробуждения или усиления активности естественного уранового реактора. Если существуют подземные ядерные реакторы, подобные габонскому, или просто повышенные концентрации урана, дейтерия, тория и других потенциально взрывоопасных элементов, то попадание такого зонда в такую область и его разрушение или взрыв в ней может привести к распространению цепной реакции деления или синтеза в этой области, что может привести к взрыву планеты в духе сценария описанного Аничискиным.

Есть предположения и о возможности удалённой инициации ядерных взрывов. Самое простое – это использование лазера, однако оно вряд ли может привести к взрыву планеты, так как луч рассеивается и действует только на поверхность. Другой вариант – это накопление холодных нейтронов. Поток нейтронов может проникать сквозь вещество. Третий – с помощью нейтрино. Наконец, существует мюонный катализ.

Из известных естественных урановых реакторов известен урановый рудник в Габоне, где реакция шла сотни тысяч лет в залежах урановой руды, омываемой потоками подземных вод. http://www.rol.ru/news/misc/news/02/10/16_078.htm Но там пишут, что в настоящий момент такие реакторы работать не могут, так как уран-235 распался до уровня концентрации ниже 3 процентов. Тем не менее, возникает мысль об инициации ядерного взрыва Земли за счёт взрыва атомной бомбы в урановых рудниках. Хотя всю планету такой взрыв охватить не может, эффект может быть катастрофическим за счёт огромного выделения радиации.

Даже если цепная реакция не станет самоподдерживающейся, а охватит, скажем, 50 метров радиуса воздуха вокруг точки начального взрыва, энергия взрыва составит около 1 гигатонны, что приведёт к разрушениям на территории целой страны и значительному радиоактивному заражению.

Когда я учился в физмат школе, мне мой друг сказал, что если собрать все ядерные заряды в Марианской впадине и взорвать, то начнётся неуправляемая цепная реакция, Земля будет гореть три дня и сгорит. Утверждение о том, что она будет гореть три дня, очевидно, ложно, так как нет условий для устойчивого горения, а вот насчёт самой возможности инициации взрыва вопрос остаётся открытым.

Гипотетически к взрыву планеты приведёт и создание небольшой чёрной дыры и погружение её в планету, так как при аккреции вещества на дыру почти половина его массы переходит в излучение. Тоже, возможно касается и стрейнджлетов, магнитных монополей и других гипотетических объектов, риски возникновения которых обсуждались в связи с адронным коллайдером.

В центре Солнца уже начал формироваться будущий белый карлик, которым оно когда-нибудь станет: плотность вещества в ядре - 150 тонн на кубометр и концентрация гелия 4 достаточно высока, температура 15 млн градусов. Гипотетически можно предположить, что таких условий достаточно для детонации гелия (но не для медленного его горения) по типу тройной гелиевой реакции. Однако доставить в центр Солнца «детонатор» как минимум проблематично. Внутрь Солнца могли бы проникнуть объекты, недоступные пока земным технологиям: нейтрино, тёмная материя, микроскопические чёрные дыры, магнитные поля, гравитационные волны.
Или, например, падение массивной железно-каменной планеты, которая могла бы погрузиться в глубь звезды и изменить её химический состав (уменьшить прозрачность) или доставить запал для взрыва.

Можно попытаться по фантазировать и на возможность повлиять на вспышки на солнце, которые носят магнитную природу. (Однако они имеют верхнюю границу энергии, равную полной энергии магнитного поля солнца – см. статью А. Дара.)

Наконец, при столкновении двух планет также выделяется огромная энергия. Например, если бы столкнулись две планеты Земного типа, то выделившаяся энергия равна была бы порядка 100 дням светимости Солнца. Значительная часть этой энергии перешла бы в теплоту, а затем в излучение. Например, если бы вся эта энергия излучалась бы в течение суток, то это бы привело к светимости в 100 раз большей, чем у солнца. Это привело бы к выгоранию всей биосферы на той стороне планеты, на которое это излучение обрушится. Даже если эта планета весьма удалена, то неравномерность вспышки в первые ее минуты и часы может привести выгоранию растительности. Последствия в виде метеоитоного ливня и затемвания солнца пылью также бы последовали

Поскольку пыль будет иметь форму диска вокруг солнца, то оно изменит диаграмму направленности солнечной светимости – свет будет больше рассеиваться по бокам от диска, и меньше проходить по ребру диска. Поэтому планеты, находящие в плоскости эклиптики, будут получать гораздо меньше излучения, даже с учётом равновесия между поглощаемым и излучаемым пылью излучением.


Литература:


Jacco van der Worp. Could NASA Use Galileo to Create a Jovian Nagasaki?
YOWUSA.COM, 07-September-03
http://yowusa.com/space/2003/space-2003-09a/1.shtml

о пятне на юпитере


форум:
Nuclear ignition of gas giant atmospheres
http://www.physicsforums.com/showthread.php?t=3156

The Lucifer Project
   This is a documentation and study of the feasibility of creating a sustainable fusion reaction from an initial fission reaction on Saturn caused by a significant quantity of Plutonium-238 being inserted deep into the atmosphere.
http://www.rinf.com/news/nov05/lucifer-project.html



Richard C. Hoagland. Did NASA Accidentally “Nuke” Jupiter?
http://www.enterprisemission.com/NukingJupiter.html

Spacecraft Power for Cassini
http://saturn.jpl.nasa.gov/spacecraft/safety/power.pdf

Updated Critical Mass Estimates for Plutonium-238
Искусственный взрыв Солнца: реальная угроза человечеству?
Супербомба теллера – не работает.

The "George" Test

Л.П. Феоктистов. Термоядерная детонация. УФН 168 1247 (1998) http://www.ufn.ru/ru/articles/1998/11/f/

Искусственная термоядерная детонация планет – пост на астрофоруме.
http://www.astronomy.ru/forum/index.php/topic,47986.0.html

Nuclear Reaction When Galileo Spacecraft Impacts Into Jupiter In September 2003 Unlikely But Possible.
http://www.cyberspaceorbit.com/JUPFULLx.htm

Искусственный подрыв звезды
http://www.astronomy.ru/forum/index.php/topic,36939.0.html

дискуссия о кассини

(В.Ф. АНИСИЧКИН, Д.В. ВОРОНИН. РАСЧЕТ ФРАГМЕНТАЦИИ ПЛАНЕТ ПРИ ВЗРЫВЕ http://www.vniitf.ru/rig/konfer/5zst/Section2/2-4r.pdf 

Дробышевский Э.М. Опасность взрыва Каллисто и приоритетность космических миссий www.ioffe.ru/journals/jtf/1999/09/p10-14.pdf

А.В. Турчин. «Природные катастрофы и антропный принцип» http://www.proza.ru/2007/04/12-13

Л.П. Феоктистов. Термоядерная детонация. УФН 168 1247 (1998) http://www.ufn.ru/ru/articles/1998/11/f/

интересная дискуссия о возможности поджига дейтерия в океанах
и вообще о последствиях ядерной войны.
http://forum.inosmi.ru/forum//themes/printpost?post=474170
«Если ещё Нильс Бор опубликовал теоретические выкладки о том, что при определённой суммарной мощности ядерного взрыва реакция может приобрести положительную динамику (простыми словами - просто сдетонирует земная атмосфера)»
«Также он не привел всех объяснений причин воздушного взрыва супербомбы на Новой Земле. В частности из-за того, что не было возможности точно рассчитать и определить мощность (50 Мт это приблизительные оценки) и параметры термоядерного взрыва, то имелись опасения инициации этим взрывом термоядерной реакции в толще Ледовитого океана. Дело в том, что по различным природным причинам концентрация тяжелой воды в Ледовитом океане существенно больше, чем в других океанах».
«Так что кулоновский барьер снижается до величины примерно 0,01 – 0,1 МэВ, в зависимости от типа используемой реакции. Это соответствует температурам (1эВ = 10000 К) 100 млн – 1 млрд К. (У Вас есть повод поразмышлять, что и на чей совести должно остаться.) Для вящей убедительности позволю себе еще одну цитату «Для того, чтобы такие реакции могли протекать именно как термоядерные реакции, необходимо было нагреть дейтерий или смесь дейтерия с тритием до сотни миллионов градусов. Такую температуру мог создать взрыв обычной (урановой или плутониевой) атомной бомбы, помещенной в центре баллона, содержащего тяжелые изотопы водорода.» При реакциях, протекающих в термоядерной бомбе, на образующиеся частицы приходится энергия порядка 10 МэВ. Т.е., каждая образующаяся частица может «нагреть» примерно 1000 частиц до температуры 0,1 МэВ. Если учесть, что в обычной воде (в Ледовитом океане больше) содержится 1/5000 долей тяжелой воды (что установил американский ученый Г.Юри путем электролиза обычной воды), то легко видеть, что при взрыве в воде термоядерная бомба увеличит свою мощность по крайней мере на 20 %. Причем для этого хватит дейтерия, содержащегося всего лишь в 50000 м3, т.е в кубе со стороной в 40 метров. Ясно, что здесь не учтены еще несколько возможных реакций (в том числе с участием кислорода), не учтены локальные концентрации дейтерия в глубине ледовитого океана. Поэтому и боялись взрывать в воде – ошибка в несколько раз, могла привести к тому, что вовлекаемого в реакцию дейтерия в окружающей воде могло быть больше, чем исходных инициирующих частиц, т.е. могла произойти детонация. К»

Natural H-bomb

In 1989, Serge J.D. D'Alessio and Archie A. Harms suggested that some of the deuterium in a comet entering the Earth's atmosphere may have undergone a nuclear fusion reaction,[33] leaving a distinctive signature in the form of carbon-14. They concluded that any release of nuclear energy would have been almost negligible. Independently, in 1990, C;sar Sirvent proposed that a deuterium comet, i.e., a comet with an anomalous high concentration of deuterium in its composition, could have exploded as a natural hydrogen bomb, generating most of the energy released. The sequence would be first a mechanical or kinetic explosion, triggering a thermonuclear reaction. These proposals are inconsistent with knowledge both of the composition of comets and of the temperature and pressure conditions necessary for initiating a nuclear fusion reaction.[34] Studies have found the concentration of radioactive isotopes in the blast region to be inconsistent with those expected following a nuclear explosion, fusion or otherwise.[18]
http://en.wikipedia.org/wiki/Tunguska_event

The nuclear and aerial dynamics of the Tunguska event,
Planetary and Space Science, Vol. 37, No. 3, pp. 329-340, 1989.
http://www.math.uwaterloo.ca/~sdalessi/Tunguska.pdf

Дискуссия на научном форуме о проекте Болонкина.
http://elementy.ru/blogs/users/chronicler/10780/

Внутри Сатурна и Юпитера найден жидкий металлический гелий
http://www.lenta.ru/news/2008/08/07/giants/

в романе «холоднее льда» обсуждается взрыв юпитера за счёт коллапса водорода в металлическую форму. http://fantlab.ru/work40400
**

С первым таким предупреждением в своей Нобелевской лекции в 1922 г. выступил Ф. Астон – изобретатель масс-спектрографа, экспериментально открывший первые изотопы и релятивистский дефект массы в атомном ядре. Тогда он впервые высказал идею термоядерной реакции превращения водорода в гелий, а также опасения по поводу того, что эта искусственная реакция может глобализироваться в земной гидросфере и стать «бикфордовым шнуром» космической катастрофы рождения на месте бывшей Земли недолговечной новой звезды. С тех пор возможность превращения физической лаборатории в эпицентр космической катастрофы то более, то менее оживлённо дискутируется по сей день…http://www.radonezh.ru/analytic/articles/?ID=2763

Necessary conditions for the initiation and propagation of nuclear detonation waves in plane atmospheras.
Tomas Weaver and A.  Wood
Physical review 20 – 1 Jule 1979


опровержение
Project Lucifer: Will Cassini Turn Saturn into a Second Sun? (Part 1)

весьма альтернативная теория:

© А.Скляров. Ждет ли Землю судьба Фаэтона ?
http://www.sciteclibrary.ru/rus/catalog/pages/535.html

Thermonuclear Supernovae
F. K. R;pke;
http://arxiv.org/pdf/0804.2147
об авторах основной статьи:

The initial focus of the strategic defense initiative was a nuclear explosion-powered X-ray laser designed at Lawrence Livermore National Laboratory by a scientist named Peter L. Hagelstein who worked with a team called 'O Group', doing much of the work in the late 1970s and early 1980s. O Group was headed by physicist Lowell Wood, a prot;g; and friend of Edward Teller, the "father of the hydrogen bomb". http://en.wikipedia.org/wiki/Strategic_Defense_Initiative

Ernest O. Lawrence Award
The Ernest Orlando Lawrence Award


The Ernest Orlando Lawrence Award was established in 1959 in honor of a scientist who helped elevate American physics to world leadership
Lowell L. Wood (1981)
National Security: For his outstanding contributions to national security in the areas of directed energy, inertial confinement fusion, underwater communications, nuclear weapon design concepts, and computer technology.

Thomas A. Weaver (1985)
National Security: For his exceptional contributions to national security in the physics, design and leadership of x-ray laser experiments, which include work in atomic physics, radiate transfer and hydrodynamics, material science, and the development of complex diagnostics. These major accomplishments follow from earlier research in astrophysics with emphasis on stellar evolution.
https://www.llnl.gov/llnl/sciencetech/awards/lawrence.jsp