Хранители времени. Реконструкция истории Вселенной атом за атомом

В ходе масштабных извержений вулканов, произошедших трижды за последнее столетие (Агунг в 1963 году, Эль-Чичон в 1982-м и Пинатубо в 1991-м), в стратосферу проникало огромное количество выбросов, достигавших такой высоты, что они окружали земной шар и вызывали падение глобальной температуры с 0,10 до 0,25 °C в течение нескольких лет после каждого события. В каждом из этих взрывных извержений объемы выброса составили более 10 кубических километров (около 25 миллиардов тонн) вещества. В главе 11 мы говорили о том, что в исторические времена происходили еще более крупные извержения, – скажем, одно из таких случилось в 1257 году нашей эры. Оно имело место в Индонезии, и, по оценкам, объемы выбросов составили 40 кубических километров вещества, что вызвало коллапс сельского хозяйства следующим летом, поскольку солнце в небе так и не появилось. Как полагают, удар Чикшулуба был в 2500 раз сильнее – он произвел 100 000 кубических километров выбросов.

И кроме того, астероид попал в самое неудачное для динозавров место – в участок, богатый ангидритом (CaSO₄) и его водонасыщенной формой, которую мы называем гипсом. В результате в стратосферу поднялось примерно 300 миллиардов тонн серы, которая соединилась с водой, образовав серную кислоту H₂SO₄, и конденсировалась в крошечные капли с высокой отражающей способностью. В течение десятилетия или около того эти капли, в сочетании с огромным количеством пыли и сажи, уменьшили количество солнечного света, достигавшего поверхности Земли, на 80–90 %. Фотосинтез практически прекратился, а температура воздуха резко упала. Однако большая теплоемкость глубоких океанов могла противостоять внезапным и сильным изменениям температуры. Океаны оставались теплее воздуха, что создало идеальные условия для формирования гигантских яростных штормов, а они, в свою очередь, еще дольше удерживали в воздухе частицы пыли.

Хотя резкое вымирание морских видов на границе K-Pg – это явный признак внезапных драматических изменений, после него все ископаемые, такие как фораминиферы, при помощи которых мы измеряли температуру океана в главе 11, погибли и поэтому недоступны. Не так давно Дж. Веллекоп и его коллеги обошли это ограничение и получили прямые данные о температуре морской поверхности в горных породах долины реки Бразос, протекающей в Техасе, примерно в 1200 километрах от места удара¹². Им удалось извлечь липиды глицерол-диалкил-глицерол-тетраэфира (GDGT), производимые морскими организмами типа Thaumarchaeota. Эти организмы входят в царство архей – одноклеточных существ, не имеющих ядра и представляющих собой одну из трех основных ветвей жизни на Земле. Сложные органические жирные кислоты, которые производят Thaumarchaeota, образуют клеточные мембраны архей. Их молекулярная структура очень чувствительна к температуре окружающей среды – в течение нескольких часов они реагируют на любое изменение последней. Извлекая эти соединения из пограничного слоя K-Pg, исследователи обнаружили, что средняя температура поверхности моря внезапно падает с 30 °C до 23 °C в пределах 1 см отложения, а затем, примерно на 20 см выше пограничного слоя, возвращается к своему прежнему значению. Этот резкий температурный переход полностью соответствует «импактной зиме», вызванной падением астероида.

Достигнув уровня, характерного для нее перед столкновением, температура продолжает возрастать до 32,5 °C, затем останавливается на высоте 85 см выше границы в образце отложений, и снова снижается до 30 °C. Это также согласуется с одним из ожидаемых последствий. Когда огненное облако, возникшее при ударе, испарило большую часть Мексиканского залива, в атмосферу было выброшено огромное количество водяного пара, а также более 1 триллиона тонн CO₂ из кальцита (CaCO₃) и других минералов и углеводородов, составлявших значительную долю остальной части залива в том месте, где произошел удар. Внезапный выброс парниковых газов привел к наблюдаемому повышению температуры, которое, по всей видимости, сохранялось по крайней мере на протяжении тысячелетия. С конца XVIII столетия, когда началась эпоха промышленного развития, антропогенный выброс CO₂ в атмосферу достиг сопоставимого уровня (приблизительно 1 триллион тонн), а наблюдаемое повышение температуры на границе K-Pg аналогично тому, какое предсказывают современные климатические модели на конец нашего века.

87 Sr/ 86 Sr в морской воде