Зачем нужна геология: краткая история прошлого и будущего нашей планеты

Что происходит, когда на Землю падает астероид или комета размером с тело, которое образовало кратер Чикшулуб? Факторы, влияющие на объекты, попадающие в атмосферу планеты из космоса, были очень хорошо изучены, когда ученые выясняли, как без возгорания доставить на Землю шаттл или межконтинентальную баллистическую ракету. Для астероидов вычислять приходится значительно больше, но эти расчеты дают ключ к тому, что должно было происходить, а данные геологической летописи дают возможность проверить такие экстраполяции. В зависимости от своих траекторий внеземные тела ударяются о Землю с различной скоростью и под разным углом, однако все они двигаются со скоростью, многократно превышающей скорость звука — обычно 13–19 километров в секунду и даже еще быстрее. При таких скоростях воздух перед астероидом сжимается, оказывая огромное давление на летящее тело, и раскаляет его или как минимум его поверхность (если вы когда-нибудь накачивали ручным насосом велосипедную шину, то знаете, что даже умеренное сжатие быстро нагревает воздух). Такое явление четко зафиксировано у метеоритов, которые не только теряют значительную часть первоначальной массы из-за плавления и разрушения поверхности при погружении в атмосферу, но и часто сохраняют тонкую корку расплавленного материала, которую геологи называют «корой плавления».

Рисунок 6. Местоположение скрытого кратера Чикшулуб на полуострове Юкатан в Мексике. Данные о кратере получены с помощью геофизических методов дистанционного зондирования. (Основано на данных работы Пилкингтона и др., 1994).

Моделирование удара астероида, создавшего мел-палеогеновую границу, показывает, что он сильно нагрел атмосферу при падении, и интенсивность излучения огненного шара была поразительной: в центре шара температура достигала десяти тысяч градусов Цельсия и выше. Рядом с местом падения должно было сгореть все живое. Растительность сожгло в радиусе примерно 3 тысяч километров — сегодня в этот круг попали бы Чикаго, Монреаль, Сан-Диего, Лима и Каракас. Кроме того, часть материала из кратера выбросило вверх с такой скоростью, что она вылетела из атмосферы в космос, а затем вернулась и еще больше нагрела атмосферу при повторном входе. Дождь из выброшенных фрагментов поднял температуру воздуха во всем мире, возможно, иссушив леса и сыграв определенную роль в массовом вымирании. Последние расчеты показывают, что какое-то короткое время — возможно, несколько часов — наземная температура повсюду на планете превышала 250 градусов Цельсия.

Когда группа Альвареса впервые предположила наличие связи между ударом и массовым вымиранием, она выдвинула гипотезу, что основной фактор вымирания — мелкая пыль, выброшенная в атмосферу в результате удара: она перекрыла солнечный свет и заблокировала возможность фотосинтеза на неизвестное, но продолжительное время. Они сочли, что повсеместная гибель растений серьезно нарушила бы пищевые цепочки, и что последствия ощущались бы для всех, вплоть до динозавров. Темнота также вызвала бы резкое понижение температуры, усугубив воздействие на все формы жизни.

Сценарий с пылью правдоподобен, но его трудно подтвердить: чтобы оставаться в атмосфере долгое время, составляющие ее зерна должны быть микроскопическими, и их трудно обнаружить в летописи осадочных пород, не говоря уже о количественном определении. Но даже если пыль не закрывала все небо, то имеется почти бесконечный список других явлений, которые сделали Землю после столкновения весьма негостеприимным местом. Солнце закрывал плотный дым от лесных пожаров в месте падения и в других местах, где леса высохли. Вещество метеорита Чикшулуб богато серой: когда оно испарилось при ударе, сера рассеялась в атмосфере, образуя крохотные частички аэрозолей в стратосфере, которые еще больше закрывали солнечный свет (как мы увидим в следующей главе, затемняющий эффект таких аэрозолей хорошо известен по данным извержений вулканов, богатых серой).

Некоторые химические вещества, поднявшиеся в атмосферу, возможно, разрушили защитный озоновый слой, окружающий планету; в результате жизнь на поверхности на короткое время подверглась воздействию смертоносного ультрафиолетового излучения. В течение многих лет после катастрофы по всему миру, вероятно, шли кислотные осадки — мощная смесь серной и азотной кислот, которую некоторые сравнивают с кислотой из аккумуляторов. (Азотная кислота образуется из оксидов азота, образовавшихся при нагреве астероидом атмосферы, а серная кислота — из испарившихся богатых серой горных пород в месте падения. И оксиды азота, и оксиды серы легко растворяются в воде, порождая кислотные дожди).