Текст книги "Зачем нужна геология. Краткая история прошлого и будущего нашей планеты"

Глава 3
Близкие контакты

Нам на протяжении столетий было известно, что метеориты (некоторые из них весьма велики, как упомянутый в предыдущей главе Мыс Йорк) периодически падают на Землю из космоса, однако лишь относительно недавно специалисты по-настоящему оценили идею о том, что кратер от удара – это мощная геологическая сила, влияющая на физическое, химическое и биологическое развитие нашей планеты. Ранее большинство ученых, которые вообще задумывались об этой проблеме, осознавали, что в первые бурные дни существования Земли ее должен был бомбардировать космический мусор, однако полагали, что значимость этого процесса быстро снизилась. Даже когда телескопы все отчетливее демонстрировали картины Луны и Меркурия, покрытых оспинами кратеров, их привычные убеждения не спешили меняться: считалось, что бо́льшая часть кратеров – вулканические. Перемены в этом подходе стали появляться в преддверии программы «Аполлон», поскольку Луну стали изучать более тщательно, однако многие геологи по-прежнему не понимали всей важности столкновений метеоритов с Землей. Основной причиной тут была редкость земных кратеров, образовавшихся в результате ударов, и даже по этим редким примерам шли жаркие споры.

В конце XIX века один такой спор столкнул старейшину американских геологов и неуступчивого бизнесмена – и в итоге оказалось, что неправ оказался геолог. Бизнесмена звали Дэниел Барринджер: он сначала получил юридическое образование, а потом изучал геологию и минералогию, чтобы удовлетворить сразу и страсть к природе, и любовь к американскому Западу. Очевидно, в изучении геологии он преуспел, поскольку вскоре стал богатым владельцем нескольких успешных горнодобывающих предприятий. Однако Барринджер всегда искал новые возможности и насторожился, когда услышал от одного своего друга о кратероподобной впадине в западной Аризоне. По словам друга, многие местные жители полагали, что кратер появился в результате удара гигантского железного метеорита, поскольку внутри и вокруг кратера в изобилии находили мелкие железные частицы. Барринджер знал, что железные метеориты – это фактически чистое железо и никель, то есть они гораздо богаче этими элементами, чем любая земная руда. Если бы под кратером километрового размера оказался похоронен железный метеорит, он стоил бы кучу денег.

Проблема заключалась в том, что один из самых уважаемых ученых того времени, Гров Карл Гилберт, главный геолог Геологической службы США, уже исследовал кратер и объявил, что тот образовался в результате взрыва пара, а не удара метеорита. Как и Барринджер, Гилберт слышал о найденных поблизости железных фрагментах, и первоначально считал, что такой кратер мог образоваться при ударе. Однако проведенные во время экспедиции 1891 года испытания убедили его в обратном.

И Гилберт, и Барринджер (как и другие их современники) мало знали о физике сильных ударов, и эта нехватка знаний обоих сбила с толку, хотя и по-разному. Они ошибались, считая, что ударившее тело будет лежать под кратером – на самом деле оно большей частью испарилось при столкновении. Во время экспедиции 1891 года Гилберт провел измерения, чтобы обнаружить магнитный сигнал от крупного захороненного железного метеорита. Поскольку кратер был огромен, он ожидал, что сигнал окажется достаточно сильным. Однако магнитные эффекты отсутствовали, и геолог с уверенностью исключил гипотезу удара. Такой отрицательный результат вызвал у него определенные затруднения: пришлось изобретать какие-то специальные и довольно путаные объяснения для наличия метеоритного железа вокруг кратера (он решил, что это просто совпадение – остатки более раннего падения метеорита) и полного отсутствия вулканических пород, что вроде бы исключало вулканическое происхождение. В результате он выдвинул расплывчатое предположение, что некое скрытое «глубоко находящееся» вулканическое тепло привело к колоссальному взрыву пара, который и создал кратер.

Барринджер знал о выводах Гилберта, но больше него опирался на интуицию. Ему незачем было проводить эксперименты: по его словам, уже через несколько часов после посещения кратера он по внешнему виду понял, что тот образовался в результате удара. Итак, в начале 1900-х Барринджер с партнером создали компанию по добыче миллионов тонн железа, которое, по их мнению, находилось под землей. Первые исследования и бурение кернов не обнаружили никакого метеорита, однако показали, что местные породы раздробило сильным давлением и выбросило наружу в виде насыпного вала вокруг, что подтверждало ударную теорию. Не обращая внимания на первые неудачи, Барринджер удвоил усилия по привлечению финансирования для дальнейшей работы. В 1906 году он и его партнер опубликовали по статье в журнале Proceedings of the Academy of Natural Sciences of Philadelphia, в которых излагали результаты своих работ в кратере. Они пришли к однозначному выводу, что кратер имеет метеоритное происхождение.

В течение двух следующих десятилетий Барринджер всячески продвигал свои идеи и потратил большую часть своего состояния (и средства многих богатых инвесторов), пытаясь найти несуществующий закопавшийся в почву метеорит. Его партнер, разочарованный отсутствием результатов, в конце концов отказался от дальнейшей работы, однако Барринджер продолжал сражаться. Геологические данные, собранные им при изучении кратера, убедили многих участников научного сообщества в справедливости гипотезы метеоритного удара, но по какой-то причине Гилберт и его коллеги по Геологической службе США отказались участвовать в этом споре. Они никогда не комментировали публично это расхождение во взглядах, но крикливое меньшинство геологов все еще цеплялось за гипотезу о взрыве паров. По совершенно непонятной причине статья 1928 года в журнале National Geographic Magazine под названием «Таинственная гробница гигантского метеорита» приписывала ударную теорию Гилберту и, хотя подробно описывала попытки горно-исследовательских работ, вообще не упоминала Барринджера.

В том же 1928 году астроном Форест Молтон по запросу инвесторов горнодобывающей компании Барринджера провел детальный анализ кратера и пришел к выводу, что метеорит должен быть намного меньше, чем утверждал Барринджер, и что он, вероятно, по большей части испарился при столкновении с планетой. Эти выводы определили судьбу горнодобывающего предприятия: в сентябре 1929 года директора свернули его деятельность, хотя Барринджер отрицал мнение Молтона и яростно сопротивлялся. Через несколько месяцев он умер от сердечного приступа.

Несмотря на неудачу коммерческого предприятия, Барринджеру нужно отдать должное: он обнаружил первый кратер на планете, ударное происхождение которого было признано, и привлек к нему широкое внимание. В некотором смысле последнее слово осталось за ним: объект, который поглотил значительную часть его жизни, сейчас официально называется кратером Барринджера[15]15
  Кратер Барринджера – неофициальное название. Совет США по географическим названиям использует для наименования таких объектов название ближайшего почтового отделения, так что официально именует его кратер Метеор (Meteor Crater), поскольку ближайшее почтовое отделение носит название Метеор. – Прим. пер.


[Закрыть]. Он все еще принадлежит семье Барринджеров, и рядом с ним находится небольшой музей, посвященный метеоритам, столкновениям и истории самого кратера. Если вы окажетесь в Аризоне, и у вас будет немного свободного времени, его стоит посетить.

При взгляде с воздуха кратер Барринджера производит потрясающее впечатление (рисунок 4). Иногда пилоты пролетающих неподалеку самолетов ради него слегка отклоняются от маршрута и накреняют самолет, чтобы пассажирам было лучше видно. Замечательная сохранность кратера обусловлена его молодостью (ему всего 49 тысяч лет) и умеренной эрозией в сухом климате Аризоны. Исследователи кратера оценивают, что ударившее тело имело массу около 300 тысяч тонн и поперечник 50 метров, но примерно половина его вещества испарилась еще в атмосфере. Большая часть остатка испарилась при ударе. Размер кратера гораздо больше, чем размер упавшего тела – он был образован ударной волной, а не самим метеоритом.

Рисунок 4. Вид с воздуха на кратер Барринджера, Аризона. Диаметр кратера составляет примерно километр. (Фото Д. Родди; любезно предоставлено Геологической службой США).

Ироничный поворот истории: геолог, изучавший кратер Барринджера для своей диссертации 1960 года и окончательно развеявший немногие оставшиеся сомнения в его ударном происхождении, стал первым получателем премии Гилберта, которую с 1983 года вручает Геологическое общество Америки (справедливости ради следует сказать, что, хотя Гилберт и отрицал ударное происхождение кратера Барринджера, он считал, что большинство лунных кратеров образовались именно таким образом). Этим геологом был Юджин Шумейкер, который считается фактически единоличным основателем астрогеологии. Еще до работы с кратером Барринджера Шумейкер интересовался Луной и происхождением ее кратеров; он сыграл важную роль в подготовке к миссиям астронавтов «Аполлона»; американские телезрители познакомились с ним, когда он вместе с тележурналистом Уолтером Кронкайтом рассказывал в эфире программы CBS News о геологических аспектах прогулок по Луне.

Хотя с геологической точки зрения кратер Барринджера появился совсем недавно, это произошло задолго до начала документированной истории человечества, и поэтому у нас мало непосредственных сведений о его воздействии на окружающую среду помимо тех, что можно обнаружить на месте его падения. Но разрушительная мощь даже небольших космических тел известна по совсем недавней катастрофе – так называемому Тунгусскому феномену: в июне 1908 года в атмосферу влетел объект диаметром примерно 35 метров[16]16
  Существуют и вдвое большие оценки размера Тунгусского метеорита. – Прим. пер.


[Закрыть], который потом взорвался. Никаких образцов, которые можно было бы однозначно связать с объектом, не обнаружено, и поэтому его состав неизвестен (некоторые ученые считают, что это была небольшая ледяная комета). Не найдено и никакого кратера. Однако ударная волна полностью повалила густой сибирский лес на площади свыше 2000 квадратных километров (рисунок 5). К счастью, Тунгусский объект появился в ненаселенной местности. Если бы он взорвался над крупным городом, катастрофа бы затмила такие недавние трагедии, как ураган «Катрина», теракты 11 сентября или землетрясение на Гаити в 2010 году.

Здесь уместно сказать несколько слов о терминологии. По определению метеориты – это космические тела, которые достигают Земли; по этой причине я назвал то, что взорвалось над Тунгуской, «объектом», а не метеоритом. Тело, образовавшее кратер Барринджера, считается метеоритом, поскольку какие-то фрагменты исходного объекта прошли сквозь атмосферу. Небольшие частицы космического мусора, которые полностью сгорают в атмосфере (например, «падающие звезды»), называются метеорами, однако, вероятно, это не очень удачное название для крупного тела Тунгусского феномена. В дальнейшем я буду называть это тело «объектом» или «метеороидом». Метеороид – это не имеющее четкого определения тело умеренных размеров, которое двигается в межпланетном пространстве[17]17
  Согласно определению Международной метеорной организации, метеороид – это твердый объект, двигающийся в межпланетном пространстве, размер которого существенно меньше, чем у астероида, но существенно больше, чем у атома или молекулы. – Прим. пер.


[Закрыть]. При столкновении с Землей оно может либо полностью сгореть в атмосфере (и тогда оно будет метеором), либо достичь поверхности планеты (и тогда упавшая часть станет называться метеоритом). Запутались? Ученые любят делить все на категории.

В любом случае, объект, который привел к взрыву над Тунгуской, был невелик по космическим масштабам, однако последствия катастрофы оказались весьма серьезными. Ударные волны в атмосфере засекли даже в Британии. Мелкая пыль от взрыва, рассеявшаяся в воздухе, отражала свет от Солнца (которое в северной Европе летом не опускается низко под горизонт) и, как сообщалось, позволяла в Лондоне читать газету на улице в полночь. Тунгусский взрыв – возможно, из-за удаленности и отсутствия подробной информации об этом явлении – породил массу диких теорий: это якобы была катастрофа инопланетного космического корабля, столкновение с блуждающей черной дырой, детонация «природной водородной бомбы» в ударившей комете или взрыв огромного количества природного газа, улетучившегося из недр Земли.

Однако новости о взрыве поступали медленно. Лишь в 1927 году, почти через двадцать лет после события, на Тунгуске появилась научная экспедиция под руководством российского минералога Леонида Кулика[18]18
  Леонид Алексеевич Кулик (1883–1942) с 1921 года возглавлял метеоритный отдел Минералогического музея, на основе которого в 1939 году был создан метеоритный комитет Академии наук. – Прим. науч. ред.


[Закрыть]. (Как и Барринджер в Аризоне, Кулик полагал, что на месте падения можно найти металлическое железо, и использовал эту возможность, чтобы убедить правительство профинансировать его экспедицию). Ученым приходилось пробираться через сибирские леса и поздние сугробы, а суеверные местные проводники опасались посещать место падения. Но в конце концов экспедиция добралась до места и составила подробный обстоятельный отчет. Кроме исследования физических последствий взрыва, группа Кулика собрала свидетельства очевидцев: местные жители описывали пронесшийся по небу огненный шар, яркий, как Солнце, взрывы, которые сотрясали землю, порывы горячего ветра и дым от обгоревшей растительности. Некоторые говорили, что их сбило с ног. Одна деревушка неподалеку отреагировала вполне прагматично: она отправила делегацию к местному священнику, чтобы узнать, не является ли это невиданное событие признаком приближения конца света. И если да, спрашивали они, то как нужно к нему готовиться? Сведений об ответе священника нет.

Рисунок 5. Место удара Тунгусского метеороида 1908 года в Сибири, сфотографированное во время экспедиции Академии наук СССР 1927 года под руководством минералога Леонида Кулика. Об эффектах удара свидетельствуют обгоревшие и поваленные деревья, хорошо заметные спустя двадцать лет после события.

Если даже маленький Тунгусский метеороид смог вызвать колоссальные разрушения, то столкновение с крупным телом оказалось бы катастрофическим. Хотя такие удары вряд ли означают конец света в обыденном понимании, по статистике это одно из самых опасных стихийных бедствий, поскольку оно может затронуть огромное количество людей. К счастью, астрономы, видимо, смогут обнаружить крупный астероид, приближающий к Земле, задолго до столкновения. Однако вопрос в том, что можно сделать дальше.

Как мы увидим позднее, на этот счет есть немало идей – одни более перспективные, другие менее. Но прежде чем рассматривать стратегии смягчения последствий, поучительно обратиться к земным породам, чтобы понять, как такие удары влияли на нашу планету в прошлом. Оказывается, геологическая летопись может многое сказать по этому поводу.

Университет Нью-Брансуика в Канаде создал список, куда входят 176 ударных структур на Земле. (Исследователи метеоритов называют их структурами, а не кратерами, поскольку некоторые из них, особенно старые, сильно разрушились и не походят на первозданный вид кратера Барринджера). Большая часть этих кратеров нанесена на карту, там взяты образцы, а в некоторых случаях проводилось бурение, чтобы получить сведения об их внутреннем строении. Чтобы определить, включать ли конкретный кратер в этот список, используются строгие критерии. Одной круглой формы мало. Ключевые свидетельства – признаки, появляющиеся в результате воздействия высоких давлений и температур, возникающих при ударе: например, раздробленные породы, иногда частично расплавленные; минералы, которые образуются только в результате прохождения ударных волн высокого давления; а также специфические особенности в окружающих породах, которые называются «конусами разрушения» – признаки расхождения ударных волн от места столкновения. Иногда факт удара подтверждают фрагменты метеорита, однако в большинстве случаев в кратерах практически не остается свидетельств падения тела, за исключением незначительных химических следов. Как и в случае кратера Барринджера, при столкновении объекты в основном испаряются.

Самый молодой в списке – небольшой кратер, который создал метеорит, упавший в России в 1947 году[19]19
  Сихотэ-Алинский метеорит. Впрочем, сейчас в списке уже 190 структур, и самым молодым является кратер метеорита Каранкас, упавшего в Перу в 2007 году. – Прим. пер.


[Закрыть]. Тело распалось в атмосфере и упало на поверхность в виде отдельных фрагментов, один из которых образовал кратер диаметром примерно 25 и глубиной примерно 6 метров. Однако все действительно крупные структуры имеют очень большой возраст: самый старый из известных кратеров находится также в России, имеет диаметр 16 километров и возраст около 2,4 миллиарда лет[20]20
  Озеро Суавъярви в Карелии. Впрочем, не все согласны, что эта структура – ударная. – Прим. пер.


[Закрыть]. Возраст двух очень больших структур в Канаде и Южной Африке составляет около 2 миллиардов лет[21]21
  Кратер Садбери в канадской провинции Онтарио и кратер Вредефорт в ЮАР. – Прим. пер.


[Закрыть]. Геологические процессы очень сильно их изменили, но первоначальный диаметр оценивается в диапазоне 280–320 километров. Более крупных структур не найдено, хотя в 2006 году специалисты, изучавшие гравитационное поле над Антарктидой, обнаружили большой округлый объект, который может быть ударным кратером[22]22
  Так называемый кратер Земли Уилкса. – Прим. пер.


[Закрыть]. Он находится под ледяным щитом, поэтому пока нельзя взять пробы и удостовериться в его происхождении. Но если причиной его появления окажется столкновение, то эта структура станет крупнейшей на планете – его диаметра в 500 километров хватит, чтобы полностью накрыть такие штаты, как Мичиган или Огайо.

Эти крупные и очень редкие напоминания о древних столкновениях с космическими телами мало известны за пределами геологического сообщества. Однако существует столкновение, которое привлекает гораздо больше внимания: то, которое «убило динозавров». Эта идея появилась в 1980 году, и сочетание катастрофического, похожего на научную фантастику столкновения и исчезновения крупнейших рептилий мира гарантировало широкий общественный интерес. Историю о том, как обнаружили доказательство ударной теории, рассказывали много раз, и я не стану повторять ее здесь; скажу лишь, что этот вывод надежно базируется на том факте, что по всему миру в осадочных породах обнаружен слой редкого металла иридия, который отмечает границу между мезозойской и кайнозойской эрами. Эта граница соответствует одному из крупнейших массовых вымираний на Земле, когда исчезли не только динозавры, но и многие другие растения и животные. Ее обычно называют мел-палеогеновой границей, поскольку она разделяет меловой и палеогеновый периоды. В общем, запомните, что она знаменует конец мелового периода.

Обнаружение слоя, богатого иридием, быстро привело к гипотезе удара, поскольку этого металла мало в земной коре, зато много в метеоритах, и единственное разумное объяснение его высокого содержания в породах мел-палеогеновой границы – то, что его источником был внеземной объект. Как указали первооткрыватели – группа исследователей из Калифорнийского университета в Беркли во главе с геологом Уолтером Альваресом и его отцом, лауреатом Нобелевской премии по физике Луисом Альваресом – иридий из крупного испарившегося астероида был выброшен в атмосферу и разлетелся по всему миру. Ученые из Беркли утверждали, что одновременность удара и массового вымирания не может быть простым совпадением, и столкновение с астероидом стало причиной исчезновения видов.

По количеству иридия на мел-палеогеновой границе группа Альвареса рассчитала размер упавшего тела, оценив его в 10–11 километров, и последующие работы не сильно затронули эту оценку. Серьезным возражением против теории был тот факт, что ни один из известных кратеров на Земле не имел подходящего возраста – а ведь упавший астероид такого размера обязательно оставил бы большой след. В течение десяти лет ситуация оставалась без решения, но огромный вал междисциплинарных исследований, стимулированных ударной гипотезой, привел к бесспорному доказательству – кратеру диаметром примерно 180 километров на полуострове Юкатан в Мексике. Несмотря на размеры, на него не обращали внимания, поскольку он погребен под 600-метровым слоем осадочных пород. На поверхности нет никаких признаков того, что внизу находится кратер.

На самом деле кратер не был совсем упущен из виду. Его обнаружили в конце 1940-х мексиканские геологи-нефтяники с помощью метода дистанционного зондирования, когда строили карты недр; однако тогда решили, что это вулканический кратер. В последующие десятилетия о нем не знали даже геологи. Однако после того как группа Альвареса предложила свою теорию столкновения, ученые начали перепроверять породы мел-палеогеновой границы в поисках подтверждения или опровержения и быстро обнаружили, что осадочные породы из Карибского региона содержат более явные признаки удара, чем в других точках мира, включая слои раздробленных пород, предположительно выброшенных из кратера, и многочисленные стеклянные шарики, выглядящие как застывшие капельки расплава, образовавшегося при ударе. Другие отложения в регионе показывали признаки разрушения гигантскими волнами – вероятно, цунами, вызванными ударом. В областях, удаленных от Карибского бассейна, признаки удара были менее явными, и все согласились, что кратер должен находиться где-то в районе Мексиканского залива.

Затем геолог Алан Хильдебранд из Аризонского университета в Тусоне и его коллеги повторно изучили данные зондирования для структуры на Юкатане и быстро поняли, что это должен быть огромный ударный кратер. Важно отметить, что образцы из скважин (как и данные зондирования, собранные во время нефтеразведки) показывали, что породы, расположенные непосредственно поверх этой структуры, по возрасту относятся к палеоцену – иными словами, это отложения той геологической эпохи, которая следовала непосредственно за мел-палеогеновой границей. В 1991 году Хильдебранд с коллегами опубликовали результаты исследований и предположили, что именно этот кратер и есть искомое место столкновения.

Кратер получил имя Чикшулуб – по названию близлежащего поселения. Его тщательно изучали, и сейчас нет никаких сомнений, что он образовался в результате удара, а точная датировка его появления и другие свидетельства недвусмысленно связывают его с мел-палеогеновой границей. Толща осадочных пород, закрывающих кратер, затрудняет подробную фиксацию его характеристик, но эти слои поверх лежащих пород одновременно и предотвратили эрозию кратера, и почти идеально сохранили его первоначальную форму и особенности.

На карте видно, что Чикшулуб делится береговой линией полуострова Юкатан почти точно пополам: половина его лежит под сушей, а половина – под водами Мексиканского залива (рисунок 6). Однако во время удара вся эта область находилась под водой: астероид ударился о мелководье континентального шельфа рядом с нынешней Мексикой, пробил слои воды и океанических отложений, а затем выбил кратер в лежащих ниже магматических породах коры. После периода первоначального хаоса (о котором будет рассказано ниже) произошел возврат к нормальным условиям, и кратер начал заполняться отложениями. Впоследствии эти осадочные породы поднялись и ныне составляют часть мирного тропического ландшафта современного Юкатана. Однако под мирным покрывом таится рассказ о катастрофе таких масштабов, которые редко встречаются на Земле.

Рисунок 6. Местоположение скрытого кратера Чикшулуб на полуострове Юкатан в Мексике. Данные о кратере получены с помощью геофизических методов дистанционного зондирования. (Основано на данных работы Пилкингтона и др., 1994).

Что происходит, когда на Землю падает астероид или комета размером с тело, которое образовало кратер Чикшулуб? Факторы, влияющие на объекты, попадающие в атмосферу планеты из космоса, были очень хорошо изучены, когда ученые выясняли, как без возгорания доставить на Землю шаттл или межконтинентальную баллистическую ракету. Для астероидов вычислять приходится значительно больше, но эти расчеты дают ключ к тому, что должно было происходить, а данные геологической летописи дают возможность проверить такие экстраполяции. В зависимости от своих траекторий внеземные тела ударяются о Землю с различной скоростью и под разным углом, однако все они двигаются со скоростью, многократно превышающей скорость звука – обычно 13–19 километров в секунду и даже еще быстрее. При таких скоростях воздух перед астероидом сжимается, оказывая огромное давление на летящее тело, и раскаляет его или как минимум его поверхность (если вы когда-нибудь накачивали ручным насосом велосипедную шину, то знаете, что даже умеренное сжатие быстро нагревает воздух). Такое явление четко зафиксировано у метеоритов, которые не только теряют значительную часть первоначальной массы из-за плавления и разрушения поверхности при погружении в атмосферу, но и часто сохраняют тонкую корку расплавленного материала, которую геологи называют «корой плавления».

Моделирование удара астероида, создавшего мел-палеогеновую границу, показывает, что он сильно нагрел атмосферу при падении, и интенсивность излучения огненного шара была поразительной: в центре шара температура достигала десяти тысяч градусов Цельсия и выше. Рядом с местом падения должно было сгореть все живое. Растительность сожгло в радиусе примерно 3 тысяч километров – сегодня в этот круг попали бы Чикаго, Монреаль, Сан-Диего, Лима и Каракас. Кроме того, часть материала из кратера выбросило вверх с такой скоростью, что она вылетела из атмосферы в космос, а затем вернулась и еще больше нагрела атмосферу при повторном входе. Дождь из выброшенных фрагментов поднял температуру воздуха во всем мире, возможно, иссушив леса и сыграв определенную роль в массовом вымирании. Последние расчеты показывают, что какое-то короткое время – возможно, несколько часов – наземная температура повсюду на планете превышала 250 градусов Цельсия.

Когда группа Альвареса впервые предположила наличие связи между ударом и массовым вымиранием, она выдвинула гипотезу, что основной фактор вымирания – мелкая пыль, выброшенная в атмосферу в результате удара: она перекрыла солнечный свет и заблокировала возможность фотосинтеза на неизвестное, но продолжительное время. Они сочли, что повсеместая гибель растений серьезно нарушила бы пищевые цепочки, и что последствия ощущались бы для всех, вплоть до динозавров. Темнота также вызвала бы резкое понижение температуры, усугубив воздействие на все формы жизни.

Сценарий с пылью правдоподобен, но его трудно подтвердить: чтобы оставаться в атмосфере долгое время, составляющие ее зерна должны быть микроскопическими, и их трудно обнаружить в летописи осадочных пород, не говоря уже о количественном определении. Но даже если пыль не закрывала все небо, то имеется почти бесконечный список других явлений, которые сделали Землю после столкновения весьма негостеприимным местом. Солнце закрывал плотный дым от лесных пожаров в месте падения и в других местах, где леса высохли. Вещество метеорита Чикшулуб богато серой: когда оно испарилось при ударе, сера рассеялась в атмосфере, образуя крохотные частички аэрозолей в стратосфере, которые еще больше закрывали солнечный свет (как мы увидим в следующей главе, затемняющий эффект таких аэрозолей хорошо известен по данным извержений вулканов, богатых серой).

Некоторые химические вещества, поднявшиеся в атмосферу, возможно, разрушили защитный озоновый слой, окружающий планету; в результате жизнь на поверхности на короткое время подверглась воздействию смертоносного ультрафиолетового излучения. В течение многих лет после катастрофы по всему миру, вероятно, шли кислотные осадки – мощная смесь серной и азотной кислот, которую некоторые сравнивают с кислотой из аккумуляторов. (Азотная кислота образуется из оксидов азота, образовавшихся при нагреве астероидом атмосферы, а серная кислота – из испарившихся богатых серой горных пород в месте падения. И оксиды азота, и оксиды серы легко растворяются в воде, порождая кислотные дожди).

Токсичные соединения, выделяемые горящими лесами по соседству, были смертельными для животных. Ударная волна от места падения создала импульс высокого давления и порывы ветра, которые были гораздо сильнее самых мощных ураганов; они сносили деревья и срывали почвы. Поскольку удар пришелся на воду, он породил цунами. По оценкам, самые крупные волны в Мексиканском заливе достигали высоты 150–180 метров и захлестывали сушу на сто километров с лишним. Следы их воздействия можно и сегодня увидеть на осадочных породах региона.

Наконец, действовали и парниковые газы. В месте удара испарились слои отложений, богатых углеродом – например, известняка, и в результате образовался углекислый газ. Обширные лесные пожары после столкновения также добавили в атмосферу значительные количества углекислого газа и метана. В совокупности эти добавки примерно вдвое усилили потепление, вызванное парниковыми газами. Изменения температуры походили на американские горки: интенсивный, но короткий и сильно различающийся в разных местах нагрев из-за прохождения астероида и его выбросов в атмосферу, резкое охлаждение в течение нескольких месяцев из-за пыли, дыма и аэрозолей от удара, а затем продолжительный теплый период, вызванный добавочными парниковыми газами. Неудивительно, что множество видов стали жертвами этой катастрофы.

Примечательно, что исследователи сейчас полагают, что проследили происхождение тела, вызвавшего катастрофу. Если они правы, то судьбу динозавров решило какое-то столкновение в поясе астероидов примерно за 100 миллионов лет до удара, ознаменовавшего мел-палеогеновую границу. В поясе астероидов между Марсом и Юпитером вокруг Солнца двигаются миллионы больших и маленьких каменных объектов (крупнейший из них, Церера, имеет 950 километров в диаметре), и астрономы соглашаются, что именно эта область пространства – главный источник земных метеоритов. Случайные столкновения и гравитационные возмущения орбит астероидов со стороны других тел Солнечной системы заставляют эти объекты менять траектории движения, и некоторые из них летят в сторону Земли. Эту связь подтверждает сходство минерального состава между астероидами и различными группами метеоритов. (О сходствах судят с помощью метода, который называется «отражательная спектроскопия»: он использует анализ света, отраженного от объекта. Поскольку минералы поглощают световые волны конкретной характерной длины, а другие волны отражают, то пики и впадины в спектре отраженного от астероида света показывают минеральный состав его поверхности).

Самый крупный объект, переживший то столкновение в поясе астероидов, которое, как считают, породило и тело, врезавшееся через 100 миллионов лет в Землю и давшее кратер Чикшулуб – это астероид Баптистина, открытый в 1890 году французским астрономом Огюстом Шарлуа. Диаметр Баптистины – примерно 40 километров[23]23
  По современным оценкам ее диаметр меньше: 13–30 километров. – Прим. пер.


[Закрыть], однако некогда эта малая планета была значительно больше. Это, так сказать, матриарх большого семейства астероидов – группы фрагментов, двигающихся примерно по одной орбите и имеющих, насколько можно судить по спектральному анализу, сходный минеральный состав.

Чем подтверждается связь астероидов семейства Баптистины и юкатанского кратера? Доказательства, надо признать, косвенные, но веские. Эту идею предложила в 2007 году группа астрономов из Юго-Западного исследовательского института в Боулдере (Колорадо) и Карлова университета в Праге, которые использовали компьютерное моделирование для изучения того, как с течением времени эволюционировало семейство Баптистины. Они начали с определения точного местоположения и размеров всех известных астероидов семейства, а затем, двигаясь во времени в обратном направлении, вычисляли, как их положение менялось с учетом гравитационного притяжения других тел, включая Солнце, планеты и другие астероиды. Они обнаружили, что современная конфигурация семейства лучше всего объясняется разрушением одного большого объекта (минимум 150 километров в поперечнике) во время какого-то столкновения в поясе астероидов около 160 миллионов лет назад.