Хранители времени. Реконструкция истории Вселенной атом за атомом

Во-первых, как отмечалось в главе 11, Аргон – это третий по распространенности элемент в атмосфере Земли, и мы должны предположить, что в минерал, когда тот охлаждается из жидкого состояния в твердое, не проникает воздух; в противном случае начальное содержание ⁴⁰Ar не было бы нулевым, как того требует метод «накопительных часов»⁹. Более того, нужно тщательно выбирать исследуемый кристалл, следя за тем, чтобы в нем не было никаких трещин, через которые может вытечь радиогенный Аргон. Здесь не обойтись без тщательной обработки, при которой породу измельчают, после чего вручную отбирают отдельные кристаллы и осторожно их нагревают, чтобы удалить из воздуха любой поверхностный Аргон, а затем их помещают в вакуумную печь, куда добавляют точно известное количество ³⁸Ar – и расплавляют образец, чтобы высвободить все захваченные газы (H₂O, CO₂, Ar и др.). Посторонние газы вымораживают жидким Азотом, а оставшийся Аргон направляют в масс-спектрометр, разделяющий изотопы. Любой присутствующий ³⁶Ar может поступать только из воздуха (где он составляет 0,334 % от общего количества Аргона), поэтому его содержание позволяет вычислить абсолютное значение для поправки на воздух и вычесть соответствующее количество каждого изотопа. Оставшееся количество ³⁸Ar добавляется только для точности измерений, а отношение этого количества к ⁴⁰Ar показывает, сколько радиогенных атомов присутствует в образце.

Недавно была разработана новая версия основного метода, которая несколько упрощает процесс и снижает погрешности измерений. В ее основе лежит то преимущество, что между Калием и Аргоном существует еще одна родственная связь через реакцию

³⁹K + n → ³⁹Ar.

В данном случае ³⁹Ar претерпевает бета-распад и разрушается до ³⁹К с периодом полураспада, составляющим всего 269 лет; даже в молодой породе возрастом 10 000 лет останется только один из 100 миллиардов атомов ³⁹Ar, а у образца возрастом 66 миллионов лет оставшееся количество равно нулю. Метод предполагает, что кристалл сперва бомбардируют нейтронами для получения ³⁹Ar, а затем измеряют относительные количества ³⁶Ar, ³⁸Ar, ³⁹Ar и ⁴⁰Ar, что позволяет одновременно оценить загрязнение воздуха и количество присутствующего в породе Калия и тем самым установить возраст.

А теперь поговорим о тектитах – стеклянных шариках размером от миллиметра до сантиметра, которые возникли в результате сильного нагрева, вызванного ударной волной после столкновения Земли с астероидом, и теперь разбросаны по всему Карибскому региону в слоях горных пород, связанных с границей K-Pg. При помощи калий-аргонового датирования коллекции тектитов с Гаити П. Ренн и его коллеги установили наиболее точную дату падения астероида Чикшулуб (66,038 ± 0,04 млн лет назад) с замечательной точностью 0,06 % (или всего 32 000 лет) – это сравнимо с тем, как если бы вы вспомнили, когда проснулись этим утром, с точностью до 20 секунд¹⁰. Далее они сравнили эту дату с другими, рассчитанными на основе изучения бентонитов – кристаллов глинного минерала из Хеллс-Крик, штат Монтана, время появления которых совпадало со скачком Иридия на границе K-Pg, и установили возраст 66,043 ± 0,04 миллиона лет, что в полной мере соответствует данным, полученным при помощи тектитов, найденных в пяти тысячах километров от этого места. Дата вымирания динозавров – одна из наиболее точно известных во всей геологии.

Если это покажется вам недостаточно точным, у нас есть даже данные о месяце, когда произошел удар. Формация Типот-Рок в Вайоминге, известная благодаря одноименному скандалу в администрации Гардинга, содержит все геологические признаки – увеличенное количество Иридия; минералы, образовавшиеся при ударе; тектиты и так далее, – свойственные другим месторождениям, расположенным на границе K-Pg по всему миру. Во время столкновения с астероидом эта территория была покрыта широким и мелким внутренним морем. Джек Вулф извлек окаменелые листья кувшинок из слоя отложений, совпадающего с границей K-Pg, и показал, что они имели искаженные, сломанные жилки – ему удалось воспроизвести этот эффект, поместив современные листья кувшинок в морозильную камеру. Вулф предположил, что к замерзанию растений привела «импактная зима» (см. ниже), которую вызвали обломки пород, заполонившие стратосферу в результате столкновения. Учитывая репродуктивную стадию, которой достигли различные виды водных растений, он пришел к выводу, что удар, должно быть, произошел в начале июня¹¹. Подробный отчет об этом роковом дне мы приведем чуть позже.

Стремительное изменение климата