АСТЕРОИДНЫЕ УДАРЫ ПО БИОТЕ ПРОШЛОГО
Кандидат геолого-минералогических наук О. П. ИВАНОВ, доктор технических наук М. Д. РУКИН (Музей землеведения МГУ имени М. В. Ломоносова)
Периодическое приближение к земной орбите астероидов и метеоритов породило немало пессимистических предсказаний об их возможном столкновении с Землёй и о "конце света", о необходимости создания ракетного космического щита. Столкновения Земли с метеоритами и астероидами бывали и в геологическом прошлом. Но так ли губительны они были для биоты планеты?
Массовые вымирания организмов (МВ) являются наиболее чётким признаком происшедшей глобальной катастрофы на Земле. Массовое вымирание - это одновременное в глобальном масштабе исчезновение многих таксонов высокого ранга, принадлежащих различным группам организмов, и резкое сокращение разнообразия и численности тех организмов, которые полностью не исчезают. Ведущая роль МВ подчёркивается ещё и тем, что только через их структуру и динамику можно реконструировать причины и характер вызывающих их событий.
Палеонтологи выделяют в геологическом прошлом планеты пять великих массовых и около 15 мелких вымираний. Около 443 млн лет назад завершилось великое ордовикское вымирание. За 3.3-1.9 млн лет исчезло 57% родов, 86% видов организмов. Великое девонское вымирание (359 млн лет назад) длилось не более 2 млн лет, вымерло 35% родов и 75% видов. Во время великого пермского вымирания (258.3 млн лет назад), которое продол-
жалось не более нескольких десятков тысяч лет, погибло 56% родов и 96% видов. Это вымирание считается крупнейшим в истории Земли. Великое триасовое вымирание проходило в несколько этапов, длилось около 16 млн лет и завершилось около 200 млн лет назад исчезновением 47% родов и 80% видов. И, наконец, великое меловое вымирание, случившееся 65 млн лет назад, лишило нас не только динозавров. В этот период погибло 40% родов и 76% всех обитавших в то время на земле видов. Учёные по-разному оценивают его продолжительность - от года до 2.5 млн лет1.
Причины глобальных катастроф в биосфере являются предметом острых дискуссий, они интенсивно изучаются и обсуждаются в научной литературе. До недавнего времени в качестве основных причин этих событий рассматривались либо взрывные воздействия крупных метеоритов или даже астероидов на поверхность Земли, либо сильные вулканические извержения, 14 либо массовые излияния базальтов § (трапповый магматизм). Основанием 1 для таких утверждений служили пред- § полагаемые и немного утрированные « корреляции между этими событиями. !
Предполагалось, что эти явления слу- I жили поставщиками больших объёмов ® аэрозолей в стратосферу, резко сни- | жающих инсоляцию, и тем самым стано- 1 вились механизмом для начала длитель- * ных похолоданий, сопровождавшихся |
1 http://www.bash.ru/index.php/new-nauka/580-2012-09-13-11-24-55
© О. П. Иванов, М. Д. Рукин
51
Схема массовых вымираний в фанеро-зое (источник: http://biology.garshin.rU/_ images/phanerozoic-extinctions.jpg) (по горизонтали - сокращение видового разнообразия, в долях от 1).
вымираниями биоты. Причинно-следственная связь была привлекательна и стимулировала распространение этих идей. Схема вариаций численности био-ты приведена на рисунке.
Первыми, кто попытался объяснить, что вызвало мел-палеогеновое катастрофическое развитие палеонтологических событий на Земле, были нобелевский лауреат по физике Луи Альварес и его сын Уолтер. Они предположили, что в это время на Землю упал очень крупный метеорит. В стратосферу были выброшены огромные объёмы частиц пород и пыли. Возник аналог ядерной зимы, смоделированный академиком Н.Н. Моисеевым в 1980-х гг., дестабилизировавший биосферу и приведший к массовому вымиранию динозавров. Доказательством тому послужили измерения концентраций иридия, которого на Земле очень мало. Гораздо больше его содержится в метеоритах. Однако оказалось, что в земных слоях возрастом 65 млн лет иридия примерно на 4 порядка больше, чем в обычных земных породах.
В большинстве изученных геологических разрезов основной иридиевый
пик приходится на так называемые пограничные глины2. Обычно это резко выделяющиеся в карбонатных толщах прослои пелитов с микросферическими конкрециями, обогащёнными иридием. Аномалия впервые была установлена в "пограничных глинах" итальянского разреза Губбио, где они представлены сантиметровым прослоем известкового монтмориллонитового пелита (вероятно туфогенного происхождения), расположенного в основании нижней палеоценовой зоны 01оЬ1деппа еидиЬ-Ыпа. В других европейских разрезах слои с повышенным содержанием иридия имеют большую мощность и, в ряде случаев, залегают ниже первого появления маркерного вида в. еидиЬ-Ыпа. Иридий (сидерофильный3 элемент из группы платиноидов) имеет крайне низкую концентрацию в земной коре - около О.0з нг/г, но весьма распространён в космическом веществе, где его содержание колеблется в пределах 500-5000 нг/г. В пограничной
2 Красилов В.А. Модель биосферных кризисов. Экосистемные перестройки и эволюция биосферы. Вып. 4. М.: Издание Палеонтологического института, 2001.
3 Сидерофильные элементы (от греч. в1с1егоз -железо и рЬНео - люблю) - группа переходных химических элементов, относящихся в основном к VIII группе периодической системы Менделеева (железо, кобальт, никель, рутений, родий, палладий, осмий, иридий, платина, а также молибден и рений).
глине концентрация иридия чаще всего составляет от 2 до 80 нг/г, т.е. на два-три порядка больше, чем в выше- и нижележащих слоях. "Иридиевая аномалия" ныне установлена примерно в 150 геологических разрезах, рассеянных по всему земному шару как в океанах, так и на континентах.
Космическая природа данной геохимической аномалии аргументируется также космическими соотношениями си-дерофильных элементов; присутствием на этой границе ударно-мета-морфизованного кварца и полевого шпата, стишовита, стёкол ударного плавления (тектитов). Доказательством вероятности ударного события может служить также идентификация крупных импактных структур на поверхности Земли, имеющих возраст близкий к мел-палеогеновому рубежу. Поэтому эта гипотеза стала доминирующей. Однако дальнейшие исследования показали, что ситуация с вымиранием динозавров значительно сложнее.
Перед тем как занять главенствующее положение на Земле, динозавры пережили два периода массового вымирания. Исследования учёных из университета Бристоля показали, что перед тем, как гигантские ящеры стали активно размножаться, имел место период их "выживания". Геологические данные свидетельствуют в пользу того, что динозавры начали расселяться по Земле спустя 30 млн лет после своего появления около 230 млн лет назад. За это время они успели образовать все привычные жизненные формы: крупные хищники, длинношеие травоядные и другие. Авторы работы считают, что ящеры смогли распространиться по планете не благодаря своему разнообразию, а по причине массового вымирания, произошедшего около 228 млн лет назад. По неясным причинам в этот период исчезло около 35% всех существовавших в то время семейств. Помимо динозавров, очень сильно сократилась численность и других, близких к ним организмов. Таким образом, ящеры просто заняли осво-
бодившиеся экологические ниши. На границе между триасовым и юрским периодами (около 200 млн лет назад) произошло ещё одно массовое вымирание, приведшее к исчезновению примерно половины населявших Землю видов. Это событие стало ключевым в "карьере" динозавров4. Один из авторов работы Майкл Бентон из университета Бристоля, считает проведённое исследование доказательством того, что законы, управляющие эволюционными процессами, значительно сложнее, чем принято считать.
Следует отметить, что иридий находился в горных породах, которые имели вид "шариков", возникших под воздействием огромного давления ударной волны при падении астероида. Исходя из наличия шариков, а также ряда других доказательств, доктор Алан Хильдебранд из университета Калгари делает вывод, что космический удар пришёлся в районе полуострова Юкатан, образовав при этом кратер, известный сегодня как Чиксулуб. Химический анализ позже подтвердил, что шарики и в самом деле произошли из горных пород кратера5.
Теория космического удара, казалось бы, дала полный ответ на вопрос о гибели динозавров. Так, Хильдебранд и другие сторонники теории удара утверждали, что событие, произошедшее 65 млн лет назад (падение астероида), и явилось причиной гибели динозавров. Но группа учёных под руководством профессора Герта Келлера из Прин-стонского университета и профессор 4 Вольфганг Штинисбек из университета й Карлсруэ не согласились с выводами £ теории Хильдебранда. Они обнаружи- | ли ряд геологических несоответствий, § которые позволяют предположить, | что реальность могла быть гораздо | сложнее. я-
Свои исследования они сосредото- | чили на горных породах в Мексике, где ° слой иридия был отделён от шариков £ многометровым слоем песчаника. Это |
4 http://panicnews.ru/news/ read/212411/dinozavry_ dvazhdy_pochti_vymerli/
5 http://cometasite.ru/krupniy-meteorit/
исследование подверглось резкой критике сторонниками теории космического удара. Так, профессор Ян Смит из университета Врий (Амстердам) развеял идеи Келлера. Смит утверждает, что слой песчаника был образован массивными волнами цунами, вызванного падением астероида, и не отвергает идею космического удара6.
Но группа Келлера нашла доказательства - такие, как древние норы червей. Он предположил, что отложения песчаника были не сплошными, а разделялись норами ископаемых чер-вей7. Учёные пришли к выводу, что существует зазор примерно в зОО тыс. лет между отложением шариков (из кратера Чиксулуб) и отложениями иридия как составной части астероида. Поэтому из сказанного можно сделать два вывода:
1) возраст кратера Чиксулуб слишком древний, и космический удар, вызвавший его образование, не мог стать причиной гибели динозавров;
2) был ещё один космический удар в другом месте, который и стал виновником катастрофы, повлёкшей гибель динозавров. Но кратер от падения этого метеорита (астероида) ещё не найден.
Исследование Келлера вызвало о
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.