Филип Плейт - Смерть с небес. Наука о конце света

Периодичность массовых вымираний, конечно, подразумевает некую циклическую причину. Несмотря на то что такие события, как эпизодические извержения вулканов или какие-либо иные внутренние причины, исключить невозможно, цикличность в очень продолжительных временных масштабах подразумевает действие внеземных сил.

До недавнего времени у нас были лишь подозрения по поводу такой циклической смертельной жатвы, поскольку ископаемые свидетельства были не очень внятные. Но новые исследования существенно укрепили догадку. Математически анализируя ископаемые свидетельства, исследователи обнаружили четко выраженную периодичность в истории массовых вымираний. Они изучили разнообразие видов — буквально сколько разных видов находится в разных геологических слоях, соответствующих разным моментам времени, — и обнаружили, что количество видов, похоже, увеличивается и уменьшается с четко просматриваемым периодом.

Продолжительность этого периода, по их оценкам, составляет около 62 млн лет.

Ой-ой.

Такое тесное соответствие между циклами вымираний и периодом колебаний Солнца в диске Млечного Пути — всего лишь совпадение? Есть способы проверить, статистические методы, которые можно применить, чтобы попробовать сопоставить два разных цикла и посмотреть, есть ли между ними связь. Еще одна группа исследователей, Михаил Медведев и Адриан Мелотт из Канзасского университета, тщательно провели такой анализ, и их ответ — «возможно».

Ну, это не очень-то успокаивает. Однако перед нами новая область исследований, и мы лишь начинаем заниматься ею. Данных не так много, а результаты так новы, что сложно сказать, насколько прочные основания у сделанных выводов.

Но они определенно провокационные [110] Провокационные также в буквальном смысле, так как эти результаты спровоцировали поток исследований как поддерживающих, так и критикующих выводы ученых. Я еще раз хочу подчеркнуть, что такая периодичность массовых вымираний не была подтверждена, и на деле ее, возможно, не существует. Со временем, когда будет проведено больше исследований, мы все узнаем. .

В этом случае виновником может быть наш старый знакомый — космическое излучение. Насколько вы помните по предыдущим главам, это маленькие субатомные частицы, разогнавшиеся до невероятных скоростей в космическом пространстве. Когда они врываются в атмосферу Земли, это приводит к ряду последствий. Прежде всего, когда космические лучи ударяют по молекуле в воздухе на скорости, близкой к скорости света, молекула разбивается на множество субатомных частиц меньших размеров, называемых мюонами. Они обрушиваются дождем с неба и, если попадают по молекуле ДНК в клетке, могут изменить или разрушить ее. На самом деле такое происходит постоянно, но в целом ткани организма способны устранять или отторгать повреждения. Но если с неба проливается достаточное количество мюонов, последствия для жизни могут быть не мгновенными, но отдаленными — например, массовое вымирание. Как уже отмечалось ранее, мюоны могут проникать в воду на глубину почти 2 км и до 800 м в скальные породы! Поэтому пострадала бы практически вся жизнь на Земле.

У космического излучения есть и другие последствия. Оно может разрушать молекулы озонового слоя в верхних слоях атмосферы, подвергая жизнь на поверхности опасным уровням УФ-излучения от Солнца. Кроме того, оно может приводить к образованию двуокиси азота в воздухе, которая затем прольется кислотным дождем. С годами такое может разрушить растительную жизнь, и этот эффект распространится по всей пищевой цепочке.

И последнее — возможно, менее четко установленный фактор — частицы, из которых состоит космическое излучение, могут становиться зародышевыми центрами конденсации при образовании облаков, поэтому рост интенсивности космического излучения может привести к увеличению облачности на Земле, отчего изменится климат, так как больше солнечного света будет отражаться в космос. Хотя это может и не повлечь за собой полномасштабный ледниковый период, но падение температуры даже на несколько градусов может быть разрушительно для биосферы.

Но откуда к нам приходят все эти космические лучи? И как это связано с поплавковым движением Солнца на орбите в Галактике? Если такая связь на самом деле существует, Медведев и Мелотт, возможно, обнаружили ее.

Источник большинства космических лучей — взрывы сверхновых или ветер от пульсаров. Вещество, испускаемое этими источниками, может врезаться в медленнее движущееся вещество и генерировать массивные ударные волны, разгоняющие субатомные частицы, такие как протоны и электроны, практически до скорости света. Так как источником этих космических лучей являются события, происходящие внутри Млечного Пути, такие лучи называются галактическими космическими лучами.

Но есть и космические лучи, которые приходят извне Галактики. Млечный Путь входит в небольшое скопление галактик, называющееся Местная группа, включающее нашу Галактику, галактику Андромеды (массивная спираль, схожая с нашей по размерам) и горстку меньших галактик. Местная группа находится на окраинах гораздо более крупного и массивного скопления Девы, состоящего из тысяч галактик, — мы как будто пригород крупной метрополии. С притяжением скопления Девы не забалуешься: оно крепко держит нас (и другие галактики Местной группы) в кулаке и притягивает с умопомрачительной скоростью 257 км/с.

А ведь мы движемся не в вакууме. Помните о межгалактической среде? Млечный Путь врезается в это разреженное вещество на высокой скорости, создавая ударную волну, которую практически невозможно представить: она сотни тысяч световых лет в ширину и генерирует огромные количества энергии. Они настолько велики, что создают космические лучи, но в этом случае лучи возникают вне Галактики, поэтому это межгалактические космические лучи. Космические лучи уносятся от фронта ударной волны, и многие из них направляются в нашу сторону, обратно в Галактику.

Галактика, как и Солнце, имеет магнитное поле. Кроме того, как и у Солнца, галактическое магнитное поле — это мешанина переплетенных, скрученных петель. Они сильнее всего посередине, в средней плоскости диска, где магнитное поле прекрасно отражает прилетающие галактические космические лучи. Однако при удалении от средней плоскости их сила быстро снижается. Если звезда придерживается плоскости Галактики, она защищена от этих высокоэнергетических частиц. Но если она забредает слишком далеко, то подвергается их действию.

И вот тут приобретает значение колебательное движение Солнца. Поднимаясь и опускаясь относительно плоскости при движении вокруг центра Млечного Пути, каждые 64 млн лет Солнце оказывается высоко над ней и выходит из-под защиты магнитных полей. Именно со стороны приходящей космической ударной волны Солнце оказывается относительно незащищенным от облучения космическими лучами. Это все равно что смотреть в лицо торнадо, швыряющему в вас камни. Медведев и Мелотт обнаружили, что количество межгалактических космических лучей, которые могут достигать Солнца в те периоды, может увеличиваться в пять раз по сравнению с более спокойными периодами, когда Солнце уходит глубоко в плоскость Галактики (которая также действует как щит, потому что между нами и прилетающими космическими лучами находится основная масса Галактики).