Хранители времени. Реконструкция истории Вселенной атом за атомом

За последние сорок лет доказательств, подтверждавших правоту этой гипотезы, становилось все больше, и наконец их количество стало ошеломляющим. Ее главный конкурент – гипотеза о массивных извержениях вулканов, которые происходили на протяжении миллионов лет и привели к образованию платобазальтов – траппов плато Декан, расположенных на западной окраине Индии. Возможно, извержения действительно оказали долгосрочное воздействие на климат, учитывая большие выбросы CO₂, которые, судя по всему, должны были сопровождать такой выброс лавовых потоков, но в том, что смертельным ударом для динозавров стал именно астероид, нет никаких сомнений.

Место столкновения

Когда Альварес и его коллеги выдвинули гипотезу о столкновении, отсутствовало одно важное доказательство: кратер. Астероид размером около 10 км, ударившийся о Землю с ожидаемой скоростью, должен был оставить кратер глубиной не менее 20–30 км и шириной более 160 км. Небесные тела Солнечной системы, лишенные атмосферы и жидкой воды, такие как Луна, Меркурий, Марс и спутники внешних планет, имеют множество кратеров такого размера и даже более широких и глубоких. Но из-за непрестанных эрозионных воздействий воды и ветра – не говоря уже о медленном смещении тектонических плит – кратеры на поверхности Земли остаются незаметными на протяжении очень долгого времени (с геологической точки зрения). Знаменитый ударный кратер к востоку от Флагстаффа, штат Аризона, диаметром менее полутора километров и глубиной 180 м, как полагают, был образован космическим булыжником диаметром около 30 м. Ему примерно 50 000 лет, не больше. Поскольку эрозия и дрейф континентов играли свою роль в тысячу с лишним раз дольше, считалось, что даже гораздо больший кратер, ожидаемый от астероида-убийцы, вряд ли получится найти.

Однако за два года до того, как Уолтер Альварес открыл аномалию Иридия, несколько инженеров, работающих в мексиканской национальной нефтяной компании Pemex, сопоставили карту аномалий магнитного поля, составленную ими в ходе полетов над полуостровом Юкатан, с данными о гравитационных аномалиях⁶, собранными десятилетиями ранее, и обнаружили, что оба набора данных «очерчивают» идеальный круг – кольцевую структуру диаметром 180 км с центром недалеко от северного побережья Юкатана. Поскольку данные исследования были запатентованы, результат не был опубликован в научной литературе, и потребовалось еще десять лет, прежде чем свидетельства, собранные со всего Карибского бассейна, и керны, пробуренные в скалах Юкатана, позволили однозначно назвать кратер Чикшулуб⁷ местом рокового события.

Так мы определили, «где» все произошло, но «когда» и «что именно» случилось, еще только предстояло установить. Четыре десятилетия и сотни научных исследований, проведенных в разных точках мира, воссоздали тот судьбоносный день с поразительной точностью.

Датирование события

Дату удара устанавливали при помощи нескольких методов. Один из старейших методов геологического датирования предполагает сравнение пары соотношений изотопов Урана и Свинца. Другие требуют измерять Калий и Аргон, а также Рубидий и Стронций. В каждом случае долгоживущий радиоактивный изотоп распадается на материнское и стабильное дочернее ядро – так называемое радиогенное ядро – и относительное количество каждого из них в образце показывает возраст.

Цирконы – это минералы, содержащие 40-й элемент, Цирконий. Их структура выражается формулой ZrSiO₄. Цирконы образуются при высоких температурах в процессе вулканической активности или ударных столкновений. Они необычайно стабильны, а их размеры варьируются от долей миллиметра до сантиметра и более. Важная особенность кристаллизации этих минералов состоит в том, что они легко встраивают в свою кристаллическую структуру атомы Урана, но категорически не приемлют Свинец. А два природных изотопа Урана, ²³⁸U и ²³⁵U, в ходе многоступенчатых процессов альфа- и бета-распада превращаются в ²⁰⁶Pb и ²⁰⁷Pb соответственно (в последнем случае оба изотопа стабильны).

Рис. 12.1. Конкордия Урана и Свинца. Кривая линия представляет возраст отношений Pb/U, рассчитанный на основе соответствующих периодов полураспада двух изотопов Урана. Прямая линия соответствует точкам измеренных данных для наблюдаемых соотношений, указывая на то, что различные количества радиогенного Свинца утекли из измеренных образцов. Пересечение двух линий отмечает точку отсутствия потери Свинца и, следовательно, реальный возраст