Астроблемы создают проблемы

Метеориты праздников не признают. Рождественским утром 1926 года в швейцарской деревушке Ульмиц под Берном сын фермера Эберхард доил на лужайке корову. Вдруг в воздухе раздался пронзительный свист, и что-то рухнуло со снарядным грохотом, вздымая тучи пыли. Обезумевшая корова, опрокинув дояра и ведро, рванула галопом… Но когда дым рассеялся, а пыль осела, семья вздохнула с облегчением: все отделались лишь испугом, хотя лужайка перед домом и оказалась засеянной множеством метеоритных осколков.

Куда большую панику вызвал метеорит, обрушившийся на китайскую коммуну Хуа Пи Ханг аккурат 8 марта 1976 года. Пыль и дым вознеслись на 50-метровую высоту, ударная волна высадила не только двери в коммуне, но и окна в соседней деревне. А сам метеорит весом 1176 кг оставил в земле воронку глубиной 6 м.

Еще один подарок получило американское семейство Донахью из штата Коннектикут 8 ноября 1982 года. Хотя они вовсе не собирались отмечать пролетарский праздник, а тихо-мирно смотрели телевизор, в гостиной вдруг что-то грохнуло. Будучи приучены в любых нестандартных ситуациях вызывать полицию, супруги тут же позвонили в участок, и прибывшие «копы» вскоре отыскали нарушителя спокойствия — 3-килограммовый камень, лежавший под столом в гостиной.

Что говорит статистика? И хотя подобные случаи можно перечислять десятками, ученые с удивлением отмечают, что достоверных случаев смерти от удара метеоритом не отмечено за все время цивилизации. Лишь однажды в Древнем Египте на глазах у изумленного жреца прихлопнуло собаку, о чем он не преминул упомянуть в папирусе.

Подобная статистика, конечно, должна ободрить агентов страховых компаний: значит, они смело могут выписывать полисы на возмещение ущерба хозяйству или компенсацию в случае смерти или ранения его владельца — подобные инциденты исключительно редки.

Однако астрономы выяснили, что наша сравнительно небольшая планета непрерывно вздрагивает от обрушивающихся на нее космических ударов. Ежегодно на Землю падает около 30 т метеоритов. Если учесть, что процесс этот начался сразу после образования Солнечной системы — 6-8 млрд лет тому назад, то старушка Земля должна была не только изрядно потяжелеть с возрастом, но и сплошь покрыться шрамами кратеров, как это произошло, например, с нашей ближайшей соседкой — Луной.

Большая часть «небесных камней», правда, относится к космическим объектам I класса. То есть таким, которые имеют размеры не более 10 м в диаметре. Невзирая на то что они влетают в атмосферу ежечасно, большая часть их без следа сгорает, а остатки самых крупных метеоритов достигают поверхности планеты лишь раз в несколько лет, не причиняя заметного вреда.

Объекты II класса — диаметром от 10 до 100 м посещают нашу планету значительно реже: самые мелкие — раз в десятилетие, самые крупные — однажды в несколько столетий. К этому классу относился, по всей вероятности, и Тунгусский метеорит. Несмотря на все разговоры об «ужасной катастрофе», последствия его падения довольно скромны — даже кратера не осталось.

Класс III — это 300 тыс. малых тел от 100 до 1000 м в поперечнике, которые падают на Землю примерно раз в 5 тыс. лет. Как правило, они достигают поверхности в целости и взрываются с силой, эквивалентной энергии сотен, а то и тысяч ядерных бомб, образуя обширные кратеры диаметром 1-2 км и более.

И наконец, объектов IV класса (диаметром более 1 км) зарегистрировано более 2 тыс. штук. Это полноценные астероиды. Приблизительно раз в 0,5-1 млн лет такая громадина плюхается на нашу планету с такой силой, что может уничтожить большинство живой материи на Земле.

Так говорит теория. Однако для того чтобы получить подтверждение, что время от времени на нашу Землю падают не только мелкие метеориты, но и огромные астероиды, надо было найти хотя бы одну астроблему — «звездную рану»; именно так называют исследователи кратеры, остающиеся после падения небесного тела на поверхность той или иной планеты.

Испарившееся железо. Один из первых таких кратеров был обнаружен на территории США, в Аризоне. С ним, кстати, связана такая любопытная история.

Переселенцы из Европы, попавшие на Дикий Запад в конце прошлого века, были поражены, обнаружив у местных индейцев большое количество чистого железа. Откуда оно у племен, не знавших металлургии? «С неба», — последовал лаконичный ответ.

Ученые, к которым попали образцы «небесного железа», подтвердили первоначальную догадку: металл оказался метеоритного происхождения. Вскоре была обнаружена и достаточно обширная впадина, в окрестностях которой находили обломки метеорита. Она находилась неподалеку от ущелья с соответствующим названием — Каньон Дьявола.

В 1905 году кратером диаметром 1200 и глубиной 180 м заинтересовался инженер и предприниматель Даниэль Барринджер. Он решил, что после удара гигантский метеорит зарылся в землю, да так там и лежит. Мысль о нескольких миллионах тонн с включениями мелких алмазов и платины не давала покоя инженеру-дельцу. Наконец, он принял чисто американское решение: купил участок земли с кратером и организовал компанию по добыче из него полезных ископаемых.

Однако, несмотря на многочисленные шурфы, скважины, даже шахты, никакого железа обнаружить не удалось. Вы, наверное, уже догадались почему. Аризонский астероид от удара о нашу твердую планету попросту испарился. Сохранилось лишь небольшое количество вещества с тыльной стороны. Его-то и обнаружили индейцы.

Зачем искать «звездные раны»? «Как показывают расчеты, — рассказывал мне сотрудник Института физики Земли Борис Иванов, — тело при ударе начинает испаряться, если его скорость достигает 5 км/с. Наблюдения астрономов показывают, что скорости метеоритов в окрестностях Земли составляют от 10 до 70 км/с. Мелкие метеориты, конечно, сгорают в атмосфере. Более крупные сгореть не успевают, но тормозятся о воздух, поэтому их находят на поверхности планеты. Только самые крупные небесные тела типа Аризонского астероида, могут прорваться к поверхности, не потеряв своей космической скорости. И… испаряются, ударившись о нее».

Железа, таким образом, в метеоритном кратере не найдешь. Так, быть может, тогда и вообще не стоит искать метеоритные следы? Ведь произошедшие некогда катастрофы нам уже не страшны. Зачем же тогда ежегодно для поисков и обследования астроблем снаряжаются специальные экспедиции?

"Попробую ответить на этот вопрос на примере одной из экспедиций, в которой мне самому довелось принимать участие, — продолжал Иванов. — Янис Ярви — в переводе «Заячье озеро» — расположено в Карелии, неподалеку от поселка Вяртсиля. По данным геологов, на месте этого озера примерно 700 млн лет назад упал гигантский метеорит, образовав кратер диаметром около 120 км. Затем, 40 млн лет назад, ледник, двигавшийся из Скандинавии на юго-восток, прошел через кратер и, словно исполинский бульдозер, снял слой горных пород толщиной в полкилометра. Конечно, при этом был стерт и кратер. Теперь здесь только озеро с островами посредине.

Однако даже неискушенному взгляду очевидна разница между горными породами, слагающими берега озера, и его островами. На берегах — светлосерые сланцевые скалы, а на островах — темно-коричневая порода, будто обожженная в гигантской печи. Это тот же сланец, что и на берегу, только подвергшийся обработке мощной ударной волной, которая прокатилась по земной коре в момент соударения. Интересно, какое при этом развилось давление? Чтобы получить нужные сведения, я беру геологический молоток и откалываю кусок породы. Дома, в лаборатории института, мы воспроизведем в маленьком образце при помощи взрывчатки ударную волну заданной интенсивности и сравним полученные результаты…"

В свою очередь, это нужно вот для чего. Поверхностные слои на территории бывшего СССР разведаны геологами достаточно хорошо. Теперь их интересует, что лежит в глубинах планеты. А при соударении метеориты выбрасывают из глубины на поверхность любопытные образцы.

Кроме того, метеоритные кратеры представляют интерес и для планетологов. Ученые предполагают, что метеориты могли сыграть решающую роль в истории Солнечной системы, как нагреватели планетарных тел. Ведь почти вся энергия при соударении переводится в тепло. И когда примерно около 4 млрд лет назад на поверхность только что родившихся планет в изобилии сыпался метеоритный «мусор», оставшийся после окончания строительства планетарной системы, интенсивность бомбардировки могла оказаться достаточной, чтобы этот источник тепла мог конкурировать с разогревом планет за счет радиоактивного распада элементов внутри них.

Конец света однажды уже был? Мы уже говорили о положительной роли метеоритов и астероидов. Но они ведь могут играть и роль отрицательную.

«…Около 65 млн лет назад гигантское небесное тело — астероид или комета диаметром около километра — низринулось с небес, столкнувшись с Землей на скорости более 10 км/с. Огромное количество энергии, выделившееся при ударе, породило кошмарную цепь катастроф — бури, цунами, холод и тьму, парниковое потепление, кислотные дожди и всемирные пожары. Когда же восстановилось спокойствие, оказалось, что более половины видов существовавшей флоры и фауны исчезли. История Земли пошла по-новому, непредвиденному пути».

Так считают американские исследователи Уолтер Альварес и Фрэнк Азаро, воссоздавшие сценарий подобной катастрофы. Американцев поддержал швейцарский астроном Андрэ Медер, подсчитавший, что столкновение должно было привести к поднятию огромного количества пыли и мельчайших частиц, которые способны затмить земную атмосферу на несколько месяцев или даже лет. Наступившая «полярная ночь» с резким понижением температуры и привела к вымерзанию большинства ранее существовавших видов флоры и фауны.

По следам иридия. Свою гипотезу специалисты построили не на пустом месте. Отец одного из авторов «сценария катастрофы», лауреат Нобелевской премии Луис Альварес и его коллега Элен Мишель из Беркли более четверти века тому назад нашли фактическое подтверждение такого столкновения. Они обнаружили необычайно большое количество очень редкого металла иридия в осадочных породах слоев, соответствующих времени гибели динозавров в конце мелового периода. «Он мог попасть на Землю разве что в результате столкновения с нашей планетой астероида диаметром около 10 км», — решили эксперты.

Их метод основан на следующем соображении. Обычное содержание иридия в земной коре — около 0,003 части на миллиард. Однако анализ «небесных гостинцев» — метеоритов — показывает, что содержание металла в них достигает 500 частей на миллиард. Если в доисторические времена Земля действительно подверглась атаке из космоса, рассудили исследователи, то в донных осадках должна содержаться прослойка, имеющая в своем составе аномально большое количество иридия. Ведь некоторое количество его при ударе должно было испариться, а затем тонким слоем рассеяться по всей планете, зафиксировавшись в осадочных породах.

Прослойка была обнаружена, теперь оставалось расследовать механизм атаки из космоса. Компьютерное моделирование показало, что астероид должен был пробить гигантскую дыру в атмосфере. В нее, вполне возможно, и были выброшены испарившиеся остатки астероида, а также частицы земных пород.

Далее компьютерная модель продемонстрировала, что удар по Земле тела диаметром 1-2 км и более не только привел бы к образованию кратера около 150 км в поперечнике, но и уничтожил все живое в пределах видимости огненного шара. Пыль, поднятая в верхние слои атмосферы и даже за ее пределы, способна задержать свет, без которого прекращается фотосинтез в растениях.

Если же падение астероида пришлось на океан, то в атмосферу поднялась не только пыль со дна и берегов, но и водяной пар. Он должен был оставаться в воздухе еще дольше, чем пыль, окутывая Землю подобно ватному одеялу. Поэтому вслед за «полярной ночью» и «зимой» должен был последовать период парникового потепления. И многие виды животных и растений, которые сумели пережить холода, погибли потом от теплового удара.

Оставалось уточнить место действия — найти кратер диаметром 150, а возможно, 200 или даже 300 км! Однако долгое время поиски оставались безуспешными; хотя в ходе их были обнаружены десятки кратеров, однако все они не подходили к данному случаю либо по времени, либо по диаметру. Разгорались споры, постепенно стали накапливаться противоречивые данные, указывающие на разные места и даты предполагаемой катастрофы.

Более того, в 1981 году профессор Иельского университета Лью Хики опубликовал в британском научном журнале «Нейчур» статью, в которой утверждал, что апокалиптические изменения флоры и фауны происходили в конце мелового периода постепенно и не обязательно были результатом катастрофы.

Значительный шаг в изучении проблемы был сделан в 1990 году, когда Брюс Боха, геолог из Денвера, указал на кристаллы кварцевых осколков предполагаемого астероида. Они были обнаружены в разных концах планеты, но в осколках, найденных в Северной Америке, кристаллы были гораздо крупнее. Это ученые и посчитали доказательством того, что кратер надо искать именно в районе Северо-Американского континента.

Лишь в 1992 году в конце концов кратер был найден на морском дне возле северной оконечности полуострова Юкатан в Мексике и назван по близлежащему городку — Хиксолупским. Его диаметр около 300 км.

Эрозия почвы и другие геологические процессы за прошедшее время изрядно замаскировали следы катастрофы. Никто не обращал внимания на глубокие борозды, уходящие на 1,5 км в глубь Земли, принимая их за донные каньоны.

Но и тут не обошлось без неожиданностей. Сначала мексиканские физики Глен Имшел и Антони Камалья обнаружили кратер диаметром около 300 км на морском дне неподалеку от Карибского побережья Центральной Америки. Затем аналогичный кратер был найден у побережья острова Куба.

Находка сразу двух «небесных» воронок озадачила ученых. Ведь подобный «дуплет», согласно теории вероятности, — вещь практически нереальная. «Судя по всему, астероид при падении раскололся на две части», — нашли выход из положения специалисты.

Косой удар. Итак, некогда астероид величиной с гору Эверест, расколовшись на две части, рухнул на Землю, сметая на своем пути деревья и животных на многих тысячах километров. Однако планетарный геолог, профессор Питер Шульц из университета Брауна был весьма озадачен асимметричной формой кратеров. Будучи специалистом по «звездным ранам», он привык к тому, что астроблемы, скажем, на Луне или Марсе выглядят как правильные круги, в крайнем случае — эллипсы. Тут же характер впадин оказался куда более сложным. Шульц предположил, что это могло получиться в результате скользящего удара, большая часть энергии которого ушла в атмосферу.

Изучения характера магнитных и гравитационных линий в районе кратера подтвердили данное предположение, и в 1994 году Шульц доложил о результатах своей работы на научной конференции. Там же присутствовал профессор Род-Айлендского университета биолог Стивен Хонг, который и предложил Шульцу совместными усилиями показать цельную картину произошедшей катастрофы.

В 1996 году они опубликовали статью, в которой утверждали, что «каменная глыба пронеслась по поверхности с юго-востока на северо-запад», как бы вспахивая почву. Согласно их предположениям, после падения астероида в атмосферу поднялись тонны пыли, пепла и двуокиси углерода, выделявшегося из расплавленного известняка. Положение усугубили кислотные дожди. Они в конце концов и привели к гибели динозавров и многих других животных, а также многочисленных видов растений.

Научный мир воспринял публикацию вполне серьезно. «Идея любопытная, — сказал палеонтолог из Иельского университета Лью Хики, работавший над проблемой исчезновения видов и ранее относившийся скептически к идее столкновения. — Но она требует дальнейшей разработки…»

Сценарий подтверждается. Гравитационная съемка показала, что кратеры имеют форму подковы. В юго-восточной части они глубже, в северо-западной мелководней. Ученые вычислили, что космический пришелец врезался в Землю под углом 20-30 градусов.

Недавнее бурение у берегов Флориды дало еще одно веское подтверждение данной гипотезы. Со дна скважины глубиной 90 м были подняты образцы осадочных пород. По словам Ричарда Норриса, руководившего работами, бурильная колонка прошла сквозь слои материала, отложившегося на морском дне в тот самый период, когда произошло падение астероида.

Из глубины извлекли керн — столбик горной породы. Он состоял из нескольких слоев. Один из них свидетельствует о полном прекращении всякой жизни в океане на целых 5 тыс. лет, и притом как раз около 65 млн лет тому назад. Данный слой снизу подстилается породой, содержащей большое количество уже известного нам иридия, который при взрыве астероида перешел в газообразное состояние, а потом конденсировался. А еще ниже лежит слой, насыщенный вкраплениями зеленой стекловидной массы, которая могла образоваться лишь при расплаве пород океанского дна при колоссальных температурах.

Заметим, что бурение велось в нескольких сотнях километрах от места падения астероида. Уже одно это говорит о масштабах космической катастрофы, пережитой нашей планетой. Вымирание динозавров и вообще почти всего живого перестает при таких условиях казаться чем-то неожиданным.

Уолтер Альварес, который некогда первым обратил внимание на данный феномен, изучив образцы, поднятые из океанской скважины, сказал: «Они развеяли последние сомнения. Если раньше мы обнаруживали составляющие по отдельности, то теперь мы наконец нашли их все вместе…»