Нераскрытые тайны природы. Расширяющий кругозор экскурс в историю Вселенной с загадочными Большими Взрывами, частицами-волнами и запутанными явлениями, не нашедшими пока своего объяснения
Шрифт:
Луис Альварес получил Нобелевскую премию по физике в 1968 г. за разработку жидководородной пузырьковой камеры, которую он использовал для регистрации короткоживущих элементарных частиц, называемых «резонансами». Он был человеком очень широких интересов, многого достиг в разных областях, работал над Манхэттенским проектом по созданию атомной бомбы и изобрел систему радиолокационного наведения для посадки самолетов. Глинистые образцы Губбио заинтересовали его, и он стал проводить их геохимический анализ. В 1978 г. Альварес получил несколько дополнительных образцов и обнаружил, что в этой глине концентрация иридия в 30 раз больше, чем в выше- и нижележащих слоях известняка. На поверхности Земли иридий — редкий элемент, но он широко распространен в метеоритах. Высокая концентрация иридия в глине конца мелового периода была поразительна.
Луис Альварес рассмотрел несколько возможных объяснений. Например, если бы в тот период где-то в пределах нашей Галактики произошел взрыв
Гипотеза Альваресов была опубликована в июне 1980 г. в журнале «Science». Это довольно драматичное научное повествование было тут же подхвачено популярной прессой («Метеорит убил динозавров!»), что только усилило раздражение скептически настроенных ученых в разных областях науки. Многие геологи, коллеги Уолтера Альвареса, особенно активно отвергали эту идею, поскольку предлагали свою собственную теорию, основанную на грандиозных вулканических извержениях, которые также могли порождать пылевые облака, препятствовавшие прохождению солнечного света. Другие же сочли эту гипотезу достаточно правдоподобной. Кроме того, ее вполне можно было проверить. Если бы удалось обнаружить аналогичные осаждения иридия в других местах земного шара, это послужило бы подтверждением выводов, сделанных по находкам в Губбио. И нет ли где-нибудь достаточно большого кратера соответствующего возраста, что доказало бы столкновение такого метеорита с Землей?
Размеры кратера Chicxulub, образовавшегося при столкновении Земли с астероидом 65 млн. лет назад, долгое время недооценивались, так как больше половины его находится ниже уровня моря, а следы на суше были почти целиком стерты с течением времени вследствие эрозии и изменений формы полуострова Юкатан. Когда в результате измерений были определены его возраст и полные размеры (180 км в диаметре), это явилось подтверждением теории того, что вымирание динозавров было вызвано столкновением Земли с астероидом. (Из материалов Геологической службы США.)
В течение двух последующих лет в самых разных местностях было установлено присутствие иридия в пластах нужного возраста, но у других ученых возникли новые вопросы. Усилились сомнения в том, что иридий мог оставаться в атмосфере долгое время, достаточное, чтобы от единственного места удара метеорита разнестись по всему земному шару. Однако компьютерные модели показали, что «баллистическое рассеяние» иридия вполне возможно. В ходе этих дебатов оставалась одна более серьезная проблема: где найти требуемый кратер? Ни один из известных на суше кратеров не имел подходящего возраста или размера. Только в 1989 г. на северном берегу полуострова Юкатан океанографы, проводившие здесь съемку местности, обнаружили подводный кратер. После проведенных в 1993 г. измерений было объявлено, что диаметр этого кратера Chicxulub paвен 180 км, т. е. он больше штата Западная Виргиния и практически является самым большим из известных кратеров в Солнечной системе. Более того, исследования показали, что он образовался 65 млн. лет назад, а значит, в точности тогда, когда произошло массовое вымирание, уничтожившее динозавров. В течение еще четырех лет изучался материал, поднятый из кратера, и в 1997 г. уже другие ученые пришли к выводу, что отложения иридия и других элементов совместимы с геологическими находками в Губбио, Дании и Новой Зеландии, о которых в 1980 г. объявили Луис и Уолтер Альваресы и их коллеги — химики Фрэнк Азаро и Элен Мишель. С этого момента большинство ученых признало, что падение метеорита сыграло, по крайней мере, какую-то роль в исчезновении динозавров. С этим выводом согласовались и обнародованные в ноябре 1996 г. результаты исследований, показавшие, что Юкатанский метеорит врезался в Землю под острым утлом, вследствие чего над Северной Америкой могла пронестись колоссальная огненная буря.
Однако данный вывод не означал, что крупный спор о массовых вымираниях разрешен. Некоторые ученые, в том числе Дэвид Рауп, решили, что теперь стал ясен физический механизм, способный объяснить все массовые вымирания. Ученые не надеялись найти кратеры, которые образовались на Земле в периоды, совпадающие с более ранними массовыми вымираниями: изменения земной поверхности за миллионы лет неизбежно стерли все следы метеоритных ударов, имевших место в периоды более древних вымираний. Дрейф
Несмотря на эти находки и выводы, попытка приписать все пять массовых вымираний, произошедших за 500 млн. лет, ударам метеоритов была довольно дерзкой и действовала раздражающе. Ученые, по крайней мере, отчасти сохранившие скептическое отношение к этому сценарию даже относительно динозавров, получили повод говорить более открыто и громко. Эти ученые были склонны признать, что падение метеорита сыграло некоторую роль в исчезновении динозавров, однако только некоторую. Плоскогорье в западной части Индии покрыто обширными потоками лавы, известными как Деканские траппы, и некоторые ученые утверждают, что такая интенсивная вулканическая деятельность могла бы создать столь же неблагоприятные атмосферные условия, что и столкновение с метеоритом. Хотя датировка Деканских траппов несколько проблематична, некоторые полагают, что для того, чтобы решить исход дела, необходимо сочетание вулканических извержений и падения метеоритов. Придерживаясь иной точки зрения, некоторые специалисты обращали внимание на то, что в других частях света динозавры погибали медленнее, чем в Северной Америке, где удар при падении Юкатанского метеорита, видимо, был самым сильным. Согласно еще одной точке зрения, динозавры начинали вымирать еще до падения этого метеорита и исчезли бы с лица Земли и без подобной катастрофы, лишь ускорившей их гибель. Это мнение часто связывают с идеей о том, что многие динозавры во вред себе оказались чересчур велики, и совсем незначительных изменений окружающей среды было достаточно, чтобы возник недостаток их пищи. Согласно этим рассуждениям, в процессе эволюции динозавры меньших размеров уже стали превращаться в животных, подобных современным пресмыкающимся, а также в первых настоящих птиц.
Мнение, по которому одни динозавры достигли чрезмерных размеров, тогда как другие эволюционировали в новые виды, свидетельствует в пользу теории вымирания, обусловленного неудачными генами. Гигантский размер, возможно, был неудачной генетической особенностью, поскольку создавал повышенную уязвимость по отношению к изменениям окружающей среды, тогда как организмы меньших размеров могли со временем лучше адаптироваться к новым условиям. Даже Дэвид Рауп допускает, что некоторые виды всегда вымирали из-за генетических проблем, свойственных конкретному виду. В диапазон таких проблем входят, с одной стороны, болезни, воздействующие лишь на один какой-нибудь вид или несколько видов, а с другой — изменения среды обитания, которые могут приводить к летальному исходу для вида, занимающего очень узкую нишу. И те и другие проблемы в наше время угрожают многим видам, например змеешейке (разрушение среды обитания) и флоридской пантере (наследственное нарушение половых органов). Рауп считает, что трилобиты оказались жертвой неудачных генов. Среди ископаемых остатков кембрийского периода найдено шесть тысяч видов трилобитов, но их число резко сократилось во время двух последовавших за этим массовых вымираний, а в конце палеозойской эры 325 млн. лет назад они и вовсе исчезли.
Однако Рауп убедительно доказывает, что неудачными генами нельзя объяснить гибель огромного числа видов во время массовых вымираний. В эти периоды должно было происходить нечто, в результате чего полностью исчезали биологические виды как с неудачными, так и с удачными генами. Сам Рауп говорит о необходимости объяснить часто упоминаемую цифру — 96% всех видов вымерло в конце пермского периода. Он взял ее из своей статьи, опубликованной в 1979 г., где эта величина рассматривалась в качестве верхнего предела, причем с множеством оговорок. Но и вымирания даже 70% было бы более чем достаточно, чтобы предположить некий катаклизм.
Тем не менее многие ученые не разделяют уверенность Раупа в том, что главной причиной всех пяти массовых вымираний были падения на Землю метеоритов. Однако он имеет сторонников, и некоторые возражения против его теории можно парировать. Например, иногда настаивают на том, что важнейшую роль играли неоднократно происходившие интенсивные извержения вулканов (и в некоторых случаях даже приводят подтверждающие их точку зрения геологические свидетельства). Но тогда можно отметить, что удар достаточно крупного метеорита мог сам спровоцировать вулканическую деятельность, а это превращает ее из причины в следствие. Некоторые специалисты даже согласны признать, что причиной любого массового вымирания может оказаться несколько перекрывающихся факторов. Другие полагают, что в основе каждого из пяти важнейших случаев вымирания лежит какая-нибудь одна основная причина, но каждый раз иная. В одном случае это могло быть чрезвычайно интенсивное вулканическое извержение, в другом — значительное повышение уровня моря, в третьем — серьезные климатические возмущения. Один из этих сценариев, в том числе падение метеорита, мог реализоваться не один раз.