Знание-сила, 2007 № 07 (961)

Этот вывод подтвердили и другие исследования Уорда, в которых изучалось соотношение изотопов углерода в древних слоях той же эпохи. Как известно, растения потребляют углекислый газ из атмосферы и путем фотосинтеза превращают его в углерод (который они используют для построения новых клеток и накопления энергии) и кислород (который они «выдыхают» обратно в атмосферу). При этом растения, как оказывается, предпочитают тот углекислый газ, в котором имеется изотоп углерода с массой 12 единиц; в результате такого предпочтения этот изотоп уходит из атмосферы, и его там становится меньше. В то же время изотоп с массой 13 в атмосфере сохраняется. Поэтому отношение количества атмосферного С-13 к количеству атмосферного С-12 позволяет судить, с какой интенсивностью в тот или иной период поглощался углерод С-12, то есть много или мало было на Земле в это время растений, водорослей или микробов, живших за счет фотосинтеза. Как только это отношение резко падает (то есть С-12 перестает поглощаться), можно говорить об исчезновении фотосинтезирующих видов (а также, видимо, и более крупных существ, которые этими видами питаются).

В случае Мелового периода график, показывающий, как менялось это отношение до и после катастрофы динозавров, действительно имеет четкий и крутой спад на отметке 65,5 миллиона лет, и этот спад сохраняется затем весьма длительное время (порядка десятков тысяч лет). Но вот в случае катастроф Пермского и Триасового периодов Уорд и его коллеги обнаружили совершенно иную картину. На протяжении доброй сотни тысяч лет концентрация С-12 то резко падает, то резко растет, как будто земная растительность и микробная жизнь то исчезали, то восстанавливались вновь, и так несколько раз. Никакой единичный метеорит или астероид, понятно, не мог вызвать такие изменения; их могло бы вызвать только систематическое падение на Землю многих метеоритов один за другим, с интервалом в тысячи лет. Но геология не дает никаких свидетельств в пользу такого маловероятного события в соответствующие эпохи.

Более того — исследования последних лет поставили под сомнение и те прежние находки (фуллерены, «потрясенный кварц»), которые как будто говорили о метеоритном характере Триасовой и Пермской катастроф. Геологи разошлись во мнении относительно природы «кратера Беду», и многие теперь считают, что это не кратер, а просто особая геологическая формация. А слои иридия Пермского периода хоть и говорят об ударе метеорита, но такого небольшого, что это никак не может объяснить масштабы тогдашней катастрофы.

Но если не вулканизм и не те метеориты — что же тогда?! Новое объяснение, предложенное Уордом, основано на изучении других, ранее не входивших в научный оборот следов биологических катастроф — биомаркеров. Так называются специфические, особенно устойчивые органические молекулы, которые оставляют на месте своей гибели некоторые микроорганизмы. Биомаркеры позволяют судить о наличии или отсутствии микробной жизни, даже если эта жизнь не оставила окаменелых останков.

Так вот для слоев всех катастроф, кроме последней («катастрофы динозавров») оказались характерны биомаркеры, оставляемые фотосинтетическими сульфидными бактериями, которые обнаруживаются сегодня в лишенных кислорода (аноксических) глубинах застойных озер и Черного моря. Эти бактерии извлекают энергию путем окисления сероводорода — очень ядовитого газа, убийственного для других форм жизни.

Обилие таких бактерий в морских отложениях на скалах времен Триасовой и Пермской катастроф говорит о том, что в океанах тогда было очень мало кислорода. В сегодняшних океанах кислород наличествует примерно в одинаковой концентрации во всех слоях, до самого дна: он проникает в воду из атмосферы и перемешивается подводными течениями. Только в особых условиях — как, например, в Черном море, кислород проникает лишь на определенную глубину, а дальше начинается аноксический слой, насыщенный сероводородом. Сульфидные бактерии живут как раз на границе раздела кислородного и аноксического слоев, потому что им нужен, с одной стороны, сероводород, приходящий снизу, а с другой — солнечный свет, приходящий сверху и необходимый для фотосинтеза.

Расчеты Ли Кампа из Пенсильванского университета показали, что при уменьшении концентрации кислорода в океанах сульфидные бактерии начинают усиленно размножаться и производить все больше сероводорода. Уровень слоев, насыщенных этим газом, постепенно повышается, приближаясь к поверхности, и при какой-то критической концентрации газа он вообще всплывает на поверхность и выделяется в атмосферу огромными ядовитыми пузырями.