Борис Шустов - Астероидно-кометная опасность: вчера, сегодня, завтра

Наиболее просто и естественно объяснить необычные атмосферные явления прониканием на большие расстояния пыли или конденсата, который образовался из испаренного при взрыве вещества ТКТ. Такая причина аномального свечения, наряду с возможностью образования серебристых облаков из воды, захваченной облаком взрыва, и химическими реакциями окислов азота с кислородом, была предложена в ряде работ. Первоначально, из аналогии с ядерными взрывами оценивалось, что высота подъема облака взрыва ТКТ должна была составлять около 40 км, и на эту высоту могло быть заброшено количество воды, достаточное для образования серебристых облаков.

Но летом на широте 60° ветры в стратосфере дуют чаще с запада на восток и, кроме того, они недостаточно сильны для быстрого переноса вещества, поэтому сомнительно, что оно могло быстро достигнуть Западной Европы. Более правдоподобное предположение — что вещество ТКТ достигло больших высот при выбросе в плюме и было подхвачено ионосферными ветрами. В целом аномальные атмосферные явления, которые возможны при падении крупных метеороидов, включая поляризацию атмосферы, исследованы недостаточно. Их изучение надо проводить вместе с детальным моделированием Тунгусского явления, что само по себе до сих пор представляет довольно сложную проблему. Исследователей всегда волновал вопрос о том, космическое тело какой природы вторглось в атмосферу — комета или каменное тело (обыкновенный хондрит, углистый хондрит, ахондрит). Но математическое моделирование пока не дает ответа на этот вопрос, так как основные физические эффекты при падении комет и астероидов одинаковы. Не дают ясного ответа и наблюдательные данные.

8.6.1. Статистика массовых вымираний.В последние десятилетия получены достоверные данные о массовых вымираниях биоты на протяжении последних 600 млн лет жизни Земли. На рис. 8.13 (по сводным данным) сплошной линией показан график вымираний морских видов (в %), точками — ударные кратеры на поверхности Земли, звездочками отмечены пять наиболее крупных вымираний. Причины этих пяти катастроф широко обсуждаются и до конца не ясны.

Причиной первой (около 65 млн лет назад) предположительно был удар астероида (остаток — кратер Чиксулуб).

Рис. 8.13. Вымирание биоты в фанерозое — сплошная линия (левая шкала); звездочками отмечены 5 крупнейших вымираний, точками — ударные кратеры на поверхности Земли (правая шкала)

Вторая катастрофа (по грубым оценкам от 199 до 214 млн лет назад), наиболее вероятно, вызвана массивными излияниями лавы в центральной Атлантической провинции (раскрытие Атлантического океана).

В третьем случае (около 251 млн лет назад) многие исследователи подозревают кометный или астероидный удар, хотя прямых доказательств не было найдено. Другие полагают в качестве причины мощный вулканизм (Сибирские траппы), третьи — вулканизм, спровоцированный ударом. Эта катастрофа была самой страшной в истории биосферы Земли.

Причина четвертой биокатастрофы (около 364 млн лет назад) неизвестна. Пятая (около 439 млн лет назад), по предположению, была вызвана понижением уровня моря и увеличением солености воды при образовании льдов (оледенение), а затем поднятием уровня моря и уменьшением солености при их плавлении.

Шестой большой размытый пик (рис. 8.13) считается наложением ряда событий.

Кроме этих гигантских биокатастроф (Major extinction events) палеобиологи выделяют в фанерозое еще около 20 событий меньшего масштаба (Minor events). Ряд исследователей полагает, что до 10 % из последних могли быть вызваны ударами тел диаметром более километра. Как отмечено в главе 9, по оценкам вероятности столкновений с Землей небесных тел, частота падений астероидных тел и кометных ядер километровых размеров составляет 1 на миллион лет, 10-километровых — 1 на 100 млн лет. Таким образом, за указанные полмиллиарда лет могло быть до сотни крупных импактных событий, вызывающих региональные и субглобальные перестройки биосферы. Рисунок 8.14 иллюстрирует геологическую активность за тот же период (последние 570 млн лет).

Рис. 8.14. Пики суммарной максимальной эндогенной активности для верхней мантии и коры в фанерозое по данным [Балашов, 2002]

Упомянем еще один пока непонятный феномен, для объяснения которого пытаются привлечь импакты. В фурье— и вейвлет-спектрах рядов вымираний и магматической активности выявляется значимая периодичность в 30 ± 3 млн лет. Пример такого вейвлет-анализа показан на рис. 8.15, где наряду с крупными редкими событиями можно видеть череду более мелких [Глазачев и др., 2008].

Рис. 8.15. Вейвлет-спектр временного ряда массовых вымираний морской фауны (виды) в фанерозое: 1 — около 65 млн лет назад («вымирание динозавров»), 2 — массовое пермо-триасовое вымирание, 3 — Кембрийский взрыв

Уже около трех десятилетий идет поиск причин, вызывающих эту периодичность. Одно из возможных объяснений состоит в следующем. Раз в 30 млн лет Солнечная система проходит через галактическую плоскость с большей плотностью звездного населения. В эти периоды возможны частые и сильные возмущения облака Оорта, порождающие «кометные дожди».

8.6.2. К — P-граница, кратер Чиксулуб и массовое вымирание.До 1980 г. удары космических тел вообще не рассматривались в качестве возможных причин смены геологических эпох и типов жизни на Земле. Только после открытия иридиевой аномалии на границе К — Т (современное название — граница К — Р, Cretaceous — Paleogene boundary) Л. Альварес выдвинул гипотезу об ударе 10-километрового астероида, приведшем к массовому вымиранию видов 65 млн лет назад [Alvarez et al., 1980]. Обнаружение зерен ударно-метаморфизированного кварца внутри К — P-слоя [Bohor et al., 1984] подтвердило эту гипотезу, так как только при высокоскоростных ударах можно достичь давлений в десятки ГПа. Через 10 лет после этой публикации в Мексиканском заливе был найден кратер Чиксулуб, который полностью соответствовал как заданному возрасту, так и предполагаемому масштабу события [Hildebrand and Boyton, 1990]. В настоящее время кратер диаметром примерно 180 км погребен под километровым слоем третичных осадочных пород. В момент удара этот район представлял собой континентальную платформу, состоящую из тонкого (не больше нескольких сотен метров) слоя воды, 3–4-километрового слоя осадочных пород (карбонатов и эвапоритов) и кристаллического основания. Хотя на Земле существует несколько кратеров аналогичного масштаба, Чиксулуб является единственным, для которого связь между ударом и массовым вымиранием можно считать окончательно установленной. Тем не менее, возможные причины вымирания до сих пор являются предметом интенсивных дискуссий.