Книга: Эволюция: Триумф идеи

Смерть с небес

В северной Италии можно найти чудесный розовый известняк, который здесь называют Scaglia rossa и любят использовать для строительства вилл. К северу от городка Губбио есть ущелье Боттачоне; его стены на всю глубину — 350 метров — состоят из этого красивейшего камня. Геологи определили, что порода на дне ущелья сформировалась 100 млн лет назад, когда плацентарные млекопитающие только начинали расходиться на современные группы. Слой этой горной породы формировался непрерывно в течение следующих 50 млн лет. Его формирование продолжалось и 65 млн лет назад, в конце мелового периода, когда динозавры вымерли — и одновременно с ними вымерло 70% всех видов живых существ на планете. Он продолжал формироваться еще 15 млн лет; к концу этого периода млекопитающие успели стать доминирующими позвоночными суши. Интересно отметить, что между породами мелового периода и следовавшего за ним палеоцена залегает тонкая — всего полдюйма толщиной — прослойка глины, напоминающая кремовую прослойку торта. Ниже этой прослойки в породе содержится карбонат кальция из планктонных скелетов; собственно, их тела в основном и составляют эту горную породу. В глинистой прослойке никакого планктона нет; выше вновь начинается известняк, но многие прежние виды планктона в нем отсутствуют. Не исключено, что именно в момент, соответствующий тонкой глинистой прослойке, определилась и наша судьба: эта прослойка — след глобальной катастрофы, которую наши предки пережили, а динозавры нет.

В середине 1970-х гг. американский геолог Уолтер Альварес увез с собой образцы этой глины. Он надеялся отыскать в толще розового известняка точную границу между меловым и третичным периодами и точно ее датировать. При благоприятном обороте дел он надеялся найти способ определять эту границу в других горных породах по всему миру. Каждые несколько миллионов лет магнитное поле Земли как бы переворачивается, меняет полярность, так что стрелка компаса, вместо того чтобы указывать на север, начинает упрямо смотреть на юг, и наоборот. Магнитное поле заставляет кристаллы в горных породах выстраиваться вдоль силовых линий, и геологи даже по прошествии миллионов лет могут определить их направление. Альварес хотел найти горные слои выше и ниже границы, образовавшейся в момент изменения полярности магнитного поля планеты. Тогда можно было бы по аналогичной последовательности находить момент изменения полярности в любых других породах.

По возвращении домой Альварес показал образцы своему отцу Луису. Луис Альварес сам не был геологом, но всю жизнь в науке стремился к новому и неожиданному. В 1968 г. он был удостоен Нобелевской премии по физике; участвовал в изобретении пузырьковой камеры, которая позволила обнаружить многие элементарные частицы; в поисках скрытых гробниц он просвечивал египетские пирамиды рентгеновскими лучами. Образцы горных пород, привезенные сыном, очень его заинтересовали. Что такое могло произойти в океанах в конце мелового периода, чтобы на время остановить, а потом вновь запустить процесс формирования осадочных пород?

Уолтеру Альваресу не удалось осуществить свой план и отыскать палеомагнитные маркеры для границы мелового и третичного периодов. В конце мелового периода север и юг менялись местами слишком медленно, чтобы по этим данным можно было что-то всерьез датировать. Но у Луиса появилась другая идея — использовать для датировки постоянный поток межзвездной пыли, выпадающей на Землю. Не секрет, что метеориты и другие объекты, дрейфующие в космосе, по составу сильно отличаются от земных пород. К примеру, в них содержится гораздо больше редкого элемента иридия. (Большая часть иридия, участвовавшего 4,5 млрд лет назад в формировании расплавленной Земли, вместе с другими тяжелыми металлами погрузилась в ядро.) Каждый год из космоса в атмосферу Земли попадают тонны космического вещества в виде микроскопических частиц; они равномерно рассеиваются в атмосфере и выпадают на поверхность суши и моря. Уолтер и Луис решили выяснить, каким образом можно измерить скорость выпадения иридия при помощи измерения содержания этого элемента в горных породах Губбио.

До них этим методом безуспешно пытались воспользоваться другие ученые, но Альваресы, к счастью, этого не знали. Они измерили содержание иридия в породах конца мелового периода и получили чрезвычайно высокие значения — в тридцать раз больше, чем в образцах известняка, которые Уолтер взял чуть ниже и чуть выше глиняной прослойки. Непрерывный космический дождь просто не мог принести с собой столько иридия. Но измерения Альваресов не были ошибкой или случайным выбросом: датские ученые при исследовании пород конца мелового периода неподалеку от Копенгагена обнаружили в них еще больше иридия.

Альваресы стали думать: откуда могла Земля в конце мелового периода получить громадное количество иридия. Из космоса? Такой вариант вполне согласуется с безумной гипотезой палеонтолога по имени Дейл Рассел. Динозавры (по крайней мере крупные) исчезли в конце мелового периода во время массового вымирания, которое, согласно оценкам, унесло с собой 70% всех видов, включая гигантских морских рептилий и птерозавров, наполнявших до этого небеса. Рассел высказал предположение о том, что причиной катастрофы могла стать звезда, взорвавшаяся по соседству с Солнцем. Взрыв сверхновой высвободил бы потоки заряженных частиц, которые, пройдя сквозь пространство, выпали бы на Землю и стали причиной многочисленных мутаций и смерти.

Альваресы знали, что иридий — один из тех элементов, что возникают при взрыве сверхновой. Может быть, вместе со смертельными заряженными частицами сверхновая могла послать в сторону Земли и волну иридия? Однако, разобравшись в идее Рассела подробнее, Альваресы поняли, что сверхновая тут ни при чем. Помимо иридия, взрыв звезды порождает плутоний-244, который непременно оставил бы свой след в глиняной прослойке в Губбио, а Альваресы ничего подобного там не нашли.

Вместо этого их мысли обратились к другой возможности. Что если Земля в то время столкнулась с кометой или астероидом? Луис вспомнил то, что читал когда-то о взрыве Кракатау, — его извержение выбросило в атмосферу 18 кубических километров пыли, при этом четыре кубических километра пыли оказались в верхних слоях стратосферы. Два года быстрые ветры носили пыль вокруг планеты; пыль заслоняла солнце и заставляла закаты пылать огнем. Луис предположил, что столкновение с гигантским астероидом могло сработать аналогично взрыву Кракатау, только во много раз сильнее. Он рассуждал, что при столкновении астероида с Землей его остатки должны были вернуться в атмосферу вместе с земными породами, вытесненными из кратера. Вместе они образовали бы вокруг планеты плотное темное покрывало. Без солнца должны были погибнуть растения и фотосинтезирующий планктон в океанах, что вызвало бы голод и массовую гибель травоядных, а вслед за ними и хищников.

Согласно расчетам Альваресов, метеорит — виновник всего этого — должен был быть 10 километров в поперечнике. Это как если бы в нашу планету с огромной скоростью врезалась гора Эверест. На заре истории Земли подобные столкновения не были редкостью, но 3,9 млрд лет назад они практически прекратились. Начиная с этого момента гигантские астероиды и кометы сталкивались с Землей, вероятно, не чаще одного раза в 100 млн лет. Поэтому предполагаемое столкновение в конце мелового периода могло быть редким, но далеко не уникальным явлением.

В 1980 г. Альваресы опубликовали свою гипотезу, и в следующее десятилетие уже другие геологи занимались поисками доказательств и пытались выяснить, что на самом деле произошло в конце мелового периода (иногда этот период называют границей К/Т). Чем дальше, тем больше обнаруживалось свидетельств того, что 65 млн лет назад в нашу планету врезалось что-то огромное. В ста с лишним местах по всему миру геологи нашли глиняную прослойку, отмечающую конец мелового периода, — и в ней неизменный иридий. Исследователи также обнаружили в глине кусочки ударно-метаморфизованного кварца, который мог возникнуть только под громадным давлением — к примеру, таким, какое возникает в момент столкновения и взрыва.

Тем не менее больше десяти лет Альваресы не могли найти кратер, который должно было обязательно оставить такое столкновение. Возможно, конечно, что удар пришелся на океан, и тогда все следы его давно скрылись под слоем донных отложений, или движение тектонических плит затянуло их в мантию Земли, или скрыло извержение какого-нибудь вулкана. Но Альваресы продолжали искать пресловутое «дымящееся ружье». Их настойчивость объяснялась, в частности, тем, что критики их теории в то время уже готовили альтернативное объяснение. Кое-кто утверждал, что вулканы, которые очень подходят на роль злодея в другом, пермском массовом вымирании 250 млн лет назад, могли быть причиной и этой катастрофы. Если в конце пермского периода многочисленные извержения покрыли сплошным слоем лавы Сибирь, то в конце мелового периода настала очередь Индии. В принципе, эти извержения могли принести из глубин Земли иридий и создать давление, необходимое для возникновения ударно-метаморфизованного кварца.

Геологи продолжали искать кратер, и в 1985 г. появились первые подсказки. В Техасе были найдены интересные залежи; они относились к концу мелового периода и содержали крупный песок и гальку. Их могло занести в это место только гигантским цунами, возникшим южнее этого места. Возможно, рассудили исследователи, столкновение действительно породило гигантские волны. Одновременно на Гаити другие геологи нашли породы того же периода, содержавшие стеклянные гранулы, которые, согласно предсказаниям, должны были сформироваться при быстром остывании расплавленной породы, выброшенной в атмосферу. В отличие от пыли и паров, выброшенных взрывом, эти частицы были тяжелыми и не могли улететь далеко. Ученые поняли, что искомый кратер должен находиться на расстоянии нескольких сотен миль от Гаити, не больше. И следы цунами, и стеклянные гранулы указывали на то, что столкновение произошло неподалеку от Мексиканского залива.

В 1950-х гг. мексиканские геологи обнаружили остатки гигантской кольцевой структуры конца мелового периода, погребенной в джунглях недалеко от побережья полуострова Юкатан. На некоторое время о нем практически забыли, но после находок на Гаити и в Техасе затерянный кратер приобрел новое значение. Геологи вооружились оборудованием для поиска погребенных скальных формаций по тончайшим флуктуациям поля тяготения и вновь посетили кратер (названный Чикшулуб по названию соседнего городка). Они нанесли на карту два концентрических кольцевых образования правильной формы. Все признаки указывали на то, что в этом месте под слоем осадочных пород погребен кратер размером около ста миль. Другие исследователи пробурили несколько скважин, подняли на поверхность и датировали образцы породы из колец. Возраст пород — 65 млн лет — соответствовал как иридиевым маркерам Альваресов, так и возрасту стеклянных гранул на Гаити.

В 1998 г. геолог Фрэнк Кайт из Университета Калифорнии в Лос-Анджелесе обнаружил кусочек того, что, возможно, врезалось в Юкатан в конце мелового периода. Он исследовал керн, извлеченный из скважины на дне Тихого океана. В темно-коричневой глине было полно иридия и ударно-метаморфизованного кварца, что означало, как мы уже говорили, границу мелового и третичного периодов. Кайт разрезал глину и обнаружил внутри одинокий камешек два миллиметра в поперечнике. По химическому составу он не походил на земные породы, но точно соответствовал многим метеоритам. Кайт предположил, что это осколок гигантского астероида. В момент столкновения в Чикшулубе он откололся от основной части, взлетел высоко над Юкатаном, в стратосферу, и уже оттуда угодил в Тихий океан.

Пока геологи пытались разобраться, что за астероид столкнулся с нашей планетой 65 млн лет назад, другие исследователи занимались поиском данных о том, как это столкновение повлияло на жизнь. Выяснилось, что в конце мелового периода Юкатан был покрыт мелким, менее 100 метров глубиной, морем, дно которого составляли богатые серой и углеродом породы. Возможно, тень астероида перед самым падением накрыла плавающих здесь гигантских ящериц. Астероид вошел в атмосферу Земли со скоростью от 20 до 70 километров в секунду; возникла сильнейшая ударная волна, а сам астероид обзавелся огненным хвостом. На тысячи километров кругом были повалены все деревья.

Компьютерные модели позволяют предположить, что в момент удара о воду могла возникнуть гигантская волна цунами высотой до 300 метров. Вода обрушилась на берег, унося с собой целые леса; деревья оказались затопленными на глубине 500 метров. Сразу после столкновения с водой астероид ударил в дно океана и испарил 100 кубических километров породы. Осколки породы и самого астероида от удара взлетели на 100 километров вверх, выше стратосферного слоя. Планета вздрогнула от землетрясения в 1000 раз более мощного, чем все те катаклизмы, свидетелем которых было человечество. Бурение в Атлантике показало, что удар спровоцировал подводные оползни вдоль восточного побережья Северной Америки до самой Новой Шотландии. После этого из кратера поднялся огненный шар диаметром в сотни километров. Вероятно, почерневшее небо наполнилось тысячами падающих звезд — кусков расплавленной породы; они носились над планетой, вызывая все новые и новые пожары.

Земля горела. Дым закрыл солнце. Растения и фитопланктон погибли в бесконечной тьме, и экосистемы, основой которых они были, погибли тоже. Через несколько месяцев дым рассеялся, но мир, вполне возможно, остался темным и холодным. Не исключено, что удар испарил залежи юкатанских сульфатов, и частицы серы, соединяясь с кислородом воздуха, формировали капельки двуокиси серы. В результате Землю окутала туманная дымка, способная отражать солнечный свет; такое положение могло сохраняться лет десять. Но по мере рассеивания дымки на планету обрушилась другая напасть, тоже результат удара: климат резко потеплел. Углерод из осадочных пород, поднятых в атмосферу, превратился в парниковый углекислый газ; кроме того, астероид наполнил атмосферу водяным паром, а это еще более эффективный парниковый газ.

Жара, холод, пожары и другие катастрофы, вызванные столкновением, могли стать причиной вымирания двух третей всех видов живых существ Земли. Альваресам удалось найти единственную причину мелового вымирания — но, как и в случае с пермской катастрофой, способов воздействия у нее было множество.