Загадка силурийского невымирания: как астероид помог жизни на Земле

Астероиды регулярно влияют на земную жизнь, причем удивительно однообразно. Падая на нее, они провоцируют мощный взрыв: скажем, 66 миллионов лет назад такое событие дало взрыв в сто миллионов мегатонн. Поднятая при этом пыль не дает солнечному свету достигнуть поверхности, из-за этого начинаются ледниковый период и гибель множества видов. Считается, что пять из шести крупных вымираний за последние 500 миллионов лет вызваны именно такими событиями. Но из «астероидного правила» есть одно крупное исключение. В ордовикском периоде, 485-444 миллиона лет назад, неизвестный крупный объект в Главном поясе астероидов (начинается более чем в 300 миллионах километров от Солнца) развалился на части. Видимо, потому, что столкнулся с другим крупным телом.

После подобного столкновения обломки крупного астероида начинают хаотично лететь во все стороны, а гравитация крупных планет захватывает их и со временем «приземляет». Его куски имеют одинаковый изотопный состав, который не спутать с другим астероидом, и в отложениях ордовика их чрезвычайно много. Более того, треть падающих на Землю метеоритов и сегодня имеет такой же химический состав, то есть последствия того древнего события все еще бомбардируют наш общий дом полмиллиарда лет спустя.

Но есть у этого события одна особенность: никакого вымирания после этого падения на Земле не зафиксировано. Незаметно следов падения температур, типичных после серии астероидных столкновений с планетой. Более того, среднее количество ископаемых видов весь ордовик росло. Это очень странно: если падение обломков космического тела всегда приводит к вымиранию, то почему в этот раз случилось ровно наоборот?

Группа ученых из разных стран, среди которых был и Андрей Дронов из Геологического института РАН, опубликовала в рецензируемом журнале Science Advances статью, в которой эта проблема показана с неожиданной стороны. Оказалось, датировки начала ордовикской бомбардировки Земли осколками древнего астероида были неточны. Новые — уточненные — показывают, что именно распад «астероида Икс» привел к крупному оледенению ордовикского периода.

Более ранние попытки датировать разрушение гигантского астероида далеко в космосе опирались на анализ древности хроматитов и других минералов, образовавшихся, когда осколки этого тела падали на Землю. При прохождении атмосферы они разогревались, а после падения остывали, образуя кристаллы, время возникновения которых относительно легко датировать. Однако авторы новой работы применили датировку не только по хроматитам, но и по гелию-3 в ордовикских отложениях. Этот изотоп гелия нетипичен для Земли, но астероиды накапливают его в больших количествах — ведь их поверхность не защищена магнитосферой от потока заряженных частиц от Солнца, так называемого солнечного ветра.

Гибридное датирование показало, что наиболее вероятный момент разрушения 150-километрового астероида — не 467,5 миллиона лет назад, как считалось, а 466 миллионов лет назад. Поправка может показаться незначительной, но на деле она все меняет. В ископаемых отложениях этого возраста фиксируется резкое уменьшение площадей, занятых морем. Площадь моря так сильно сокращается только при возникновении ледовых шапок на суше. Осадки аккумулируются в наземные ледниковые массивы и выпадают из круговорота воды в природе, «зависая» в ледниках. В целом сокращение площади моря после астероидных бомбардировок — стандартное явление. Так было в период пермского вымирания, величайшего в истории Земли и случившегося четверть миллиарда лет назад, и после вымирания динозавров, 66 миллионов лет назад. Одно «но»: это падение уровня моря не показывает никаких следов современного ему вымирания видов.

Авторы новой работы считают, что формирование ледников на нашей планете сразу после разрушения астероида в Главном поясе — самая легкая часть ордовикской головоломки. Сегодня в стратосфере Земли 1% всей пыли имеет внеземное происхождение — это остатки метеоров, падающих и сгорающих в нашей атмосфере. Судя по количеству хроматитов в ордовикских породах, тогда этой пыли было от тысячи до десяти тысяч раз больше. Следовательно, общая масса пыли в земной стратосфере должна была быть в 10-100 раз больше, чем сегодня, — и только за счет метеорной пыли. С поверхности каждая ночь той эпохи должна была выглядеть белой (такой же эффект в Евразии наблюдался после падения Тунгусского метеорита). Конечно, смотреть на эти белые ночи было особо некому, потому что суша той эпохи была мало населена, а глаза морских животных не очень хорошо приспособлены к наблюдению атмосферных явлений.

Но главное последствие запыления стратосферы не эстетическое. Расчеты показывают, что при росте запыленности в 10-100 раз поверхность Земли должна начать охлаждаться. Значит, наступление ледниковой эпохи в таких условиях вполне логично.

Нужно сделать оговорку: вообще ледниковые эпохи для нашей планеты нетипичны. Авторы новой работы отмечают, что в последние полмиллиарда лет эпох чередования ледниковых и межледниковых периодов было всего три. Древнейшая из них — в ордовике, вторая — в девоне-перми (через сто миллионов лет после ордовикской), а третья началась 35 миллионов лет назад, когда образовался ледовый покров над Антарктидой. Специфика ордовикской ситуации в том, что ледниковые периоды вообще-то не сопровождаются ростом биоразнообразия. Напротив, когда они наступают, виды вымирают. Все это делает загадку астероида ордовикской эпохи и вызванного им ледникового периода особенно сложной.

Ученые, опубликовавшие новую работу, видят возможный ответ на эту загадку в постепенности глобального похолодания 466 миллионов лет назад. Дело в том, что обычно падение астероида приводит к мгновенному огромному выбросу обломков и пыли из места удара в верхние слои атмосферы. Разрушение астероида в далеком космосе ведет к другому сценарию.

По расчетам, сразу после этого события в атмосферу Земли в год попадало от 40 до 400 миллионов тонн метеоров, но практически все они были очень мелкими, не крупнее десятков метров в поперечнике. Такие тела кончают жизнь как Челябинский или Тунгусский метеорит, взрываясь в стратосфере. Лишь их мелкие фрагменты достигают поверхности и не могут вызвать там сильный взрыв и выброс пород вверх. Поэтому накопление стратосферной пыли идет плавно, а не большими рывками. В результате похолодание происходит не как в момент вымирания динозавров, на десятки градусов в первый же год. Напротив, среднегодовая температура может понизиться всего на несколько градусов за пару миллионов лет.

Это создает совсем другие условия: теплолюбивые животные мигрируют ближе к экватору, а их место начинают занимать новые виды, появляющиеся в результате приспособления к совершенно новым для тогдашней Земли прохладным условиям. То есть само по себе изменение климата может быть безопасным, если происходит медленно.

На первый взгляд, из этого наблюдения новой работы можно сделать практические выводы. Получается, если в небольших количествах добавлять пыль в стратосферу, можно обуздать и нынешнее глобальное потепление, не вызывая при этом вымирания из-за слишком быстрого падения температур. Филип Хек (Philipp Heck) из Чикагского университета (США) с большим скепсисом относится к таким идеям. Рассчитать геоинжиниринговый проект по вбросу пыли в стратосферу очень тяжело, а малейшая ошибка крайне опасна. «Если что-то пойдет не так, все станет хуже, чем есть сейчас (в период глобального потепления. — Прим. авт.)», — уверен ученый.

Тем не менее новая работа показывает действительно неожиданное: глобальное похолодание, до сих считавшееся однозначно негативным явлением, похоже, может не быть таким, если случается достаточно плавно. И, возможно, разрушение гигантского астероида 466 миллионов лет назад, на самом деле, помогло земной жизни — хотя и крайне необычным, «холодным» способом.