Хранители времени. Реконструкция истории Вселенной атом за атомом

Недавно в Северной Дакоте был обнаружен богатый тайник окаменелостей, прямое свидетельство катастрофы, в мгновение ока уничтожившей жизнь. Исследователи описывают свою находку так: «Этот слой был переполнен спутанной массой пресноводных рыб, наземных позвоночных, деревьев, веток, бревен, морских аммонитов и других морских существ… У нас даже есть одна рыба, которая ударилась о дерево и разломилась пополам». Во внутренностях некоторых рыб оказались скрыты крошечные стеклянные шарики, выброшенные в результате удара и попавшие в жабры¹⁹. Прямо над этими окаменелостями находится слой пыли, богатый Иридием. Авторы утверждают, что скопление окаменелостей было вызвано сейшей – похожей на цунами волной. Изучив окаменелые отложения и измерив современные сейши, причиной появления которых, как сегодня известно, становятся землетрясения, ученые подсчитали, что высота волны превышала 10 метров, и ее породило землетрясение магнитудой от 10 до 11,5 балла – проявление ударной волны от столкновения, которое случилось на расстоянии в 3000 километров, причем между самим событием и прибытием волны прошло от шести до тринадцати минут. Более крупные стеклянные шарики, образовавшиеся в результате удара, и другие обломки упали примерно через пятнадцать минут после столкновения, поэтому мы находим их выше слоя окаменелостей. Мелкая пыль, обогащенная Иридием, осела еще позже, о чем свидетельствует ее присутствие над веществом выброса. Эта находка позволяет нам ярко представить картину хаоса, последовавшего за этим взрывом мощностью во много миллионов мегатонн.

От случайного наблюдения резкой перемены в летописи морских окаменелостей в 1860 году (Филлипс) до геохимического исследования этой границы в 1980 году (Альварес и др.) и прямых записей хаотического разрушения в 2019 году (Де Пальма и др.²⁰) перед нами раскрылась драма последнего массового вымирания. Наши историки-атомы позволили установить дату катастрофы, определить место разрушительного удара и восстановить последовательность событий – от нескольких минут после падения астероида до тысячелетия спустя, когда жизнь восстанавливалась на суше и в море. В этой жизни уже не было места динозаврам, правившим Землей в течение двухсот миллионов лет, и экологическая ниша опустела, благодаря чему смогли процветать маленькие пушистые млекопитающие, от которых 66 миллионов лет спустя произошел вид, сумевший воссоздать эту волнительную историю в мельчайших подробностях.

Глава 13 Эволюция: от метеоритов до цианобактерий

В главах 3 и 4 мы уже показали, что девяносто четыре элемента, обнаруживаемые нами на Земле, идентичны тем, которые встречаются во Вселенной. Все звезды, планеты и газопылевые облака состоят из одного и того же вещества, хотя и взятого в разных пропорциях. Если бы я сумел собрать хороший образец вещества со всей нашей Галактики, то оказалось бы, что из каждого миллиона атомов 923 346 приходится на Водород, 74 980 – на Гелий, 812 – на Кислород, 470 – на Углерод, а доля остальных девяноста элементов составила бы менее 100 миллионных долей (ppm), иными словами, менее 0,01 %. Причину столь радикальной асимметрии в распределении мы раскроем в главе 16.

В Солнечной системе баланс столь же значительно смещен в сторону двух легчайших элементов: доля H + He составляет 99,86 %, при этом содержание Кислорода и Углерода – соответственно 477 и 326 ppm; Азот (102) и Неон (100) едва перешагнули отметку в 100 ppm. Это неудивительно, поскольку наша Солнечная система сформировалась из исходного материала Галактики.

Однако на поверхности нашей планеты дела обстоят совершенно иначе. С нее улетучиваются почти все изначальные атомы Водорода и Гелия – самые легкие частицы движутся быстрее всего (см. гл. 3 и далее) и, в данном случае, достаточно быстро, чтобы покинуть Землю, если только Водород не связан с Кислородом в воде или с некоторыми другими атомами в газе или минерале. Поэтому Кислород – это наиболее распространенный элемент в земной коре (467 100 ppm), за ним следуют Кремний (276 900 ppm), Алюминий (80 700 ppm), Железо (50 500 ppm), Кальций (36 500 ppm), Натрий (27 500 ppm), Калий (25 800 ppm), Магний (20 800 ppm), Титан (6 200 ppm), Водород (1400 ppm) и Фосфор (1300 ppm), а все остальное составляет менее 1000 ppm (0,1 %). Обратите внимание, что Углерод, четвертый по распространенности элемент во Вселенной, присутствует в концентрации всего 900 ppm (0,09 %)¹.