Не взрыв гигантского астероида, а облако мельчайшей силикатной пыли, окутавшее Землю после его удара, — вот отчего погибли динозавры и другие животные мелового периода. К такому выводу пришли ученые по результатам моделирования и анализа осадочных отложений.

 Астероид — убийца динозавров

Примерно 66 миллионов лет назад, на рубеже мелового и палеогенового периодов, произошла экологическая катастрофа. Она стала причиной одного из пяти "великих" вымираний, в результате которого с лица Земли исчезли 75 процентов видов морских и наземных животных, в том числе все нептичьи динозавры, аммониты и крупные рептилии. 

Считается, что главным триггером мел-палеогенового вымирания стало падение на Землю астероида диаметром 10-15 километров. Место удара, известное как кратер Чиксулуб, нашли в 1978-м в районе полуострова Юкатан на юге Мексики.

 Картину катастрофы обычно описывают так. Астероид врезался в Землю на высокой скорости и фактически испарился. В месте падения образовался огромный кратер диаметром около 180 километров. Из него выбросило шлейф мелких обломков силикатных пород, а также гигантское аэрозольное облако сульфатов — соединений серы, присутствующих в морской воде.

Ударная волна опустошила окрестности и вызвала гигантское цунами, а тепловое воздействие спровоцировало массовые пожары. В воздух попали триллионы тонн пепла и сажи, на Землю на несколько лет опустилась ночь. Поднявшиеся до уровня стратосферы сульфатные аэрозоли создали дополнительный экран для солнечных лучей.

Температура на планете резко понизилась, наступила глобальная зима. Кроме того, из-за нехватки света у растений замедлился фотосинтез, что привело к уменьшению концентрации кислорода в атмосфере. Насыщение поверхностного слоя океана углекислым газом из атмосферы вызвало его закисление. Погиб весь фитопланктон — базовый элемент пищевой цепи в океане. Из-за этого вымерли и другие морские животные.

Похожий эффект домино имел место и в наземных экосистемах. Резкое сокращение растительной массы отрицательно сказалось на выживаемости травоядных. От недостатка пищи в цепочке пострадали и плотоядные. В итоге исчезли все животные весом более 25 килограммов. Крупные представители фауны в наземных экосистемах вновь появились только спустя 15 миллионов лет после катастрофы.

Большинство ученых до сих пор сходились во мнении, что главным фактором наступления глобальной зимы стала сажа от пожаров, охвативших планету. Их свидетельство — тонкий слой углистого материала на границе мела и палеогена — находят по всему земному шару. Не последнюю роль в загрязнении атмосферы могли сыграть и аэрозольные частицы серы, и выбросы вулканического пепла. Геологические данные указывают на то, что в промежутке между 68 и 60 миллионами лет назад резко усилилась вулканическая активность. В это время на территории Индостана появились огромные лавовые поля — деканские траппы.

 Силикатную пыль, образовавшуюся при выбросе измельченных пород основания кратера, в качестве триггера глобального похолодания даже не рассматривали. Считали слишком тяжелой для того, чтобы оставаться в атмосфере долгое время и перемещаться по воздуху на большие расстояния. Однако результаты недавнего исследования говорят об обратном.

Бельгийские геологи под руководством Сема Берка Сенеля из Королевской обсерватории в Брюсселе вместе с коллегами из Нидерландов и США проанализировали состав и размер пылевидных частиц в осадочных отложениях участка Танис на юго-западе штата Северная Дакота в США. Здесь на поверхность выходят породы хорошо изученной формации Хелл-Крик. Возраст наиболее поздних отложений оценивается в 66,043 миллиона лет. Формация известна прежде всего большим количеством скелетов динозавров, беспозвоночных, рыб, рептилий, земноводных и ранних млекопитающих.

Участок Танис, расположенный в трех тысячах километров от кратера Чиксулуб, 66 миллионов лет назад представлял собой излучину реки, чье русло затопили волны цунами, вызванного ударом астероида. Послойная расшифровка комплекса осадочных пород позволила в деталях восстановить изменения, которые происходили в воздушной и водной среде сразу после катастрофического события.

Слои наполнены фрагментами растений, костей животных, обломочным мусором, силикатной пылью и микротектитами — мельчайшими кусочками оплавленного минерального стекла. Материал в отложениях участка Танис хаотично перемешан. Встречаются фрагменты растений, морских и пресноводных рыб, рептилий, перья птиц. При этом жабры рыб часто забиты песком и микротектитами, а обломки занимают вертикальное положение, и они не спрессованы. Это указывает на то, что их принес мощный турбулентный поток, который, очевидно, двигался от океана вверх по руслу древней реки. Высота волны, по оценкам ученых, достигала десяти метров.

Пыль важнее сажи

Прежде всего, авторы исследования установили, что силикатная пыль, образовавшаяся в результате удара Чиксулуба, очень мелкая. Размер ее зерен — от 0,8 до восьми микрометров. Это на один-два порядка меньше толщины человеческого волоса. Такая пыль может оставаться в воздухе до 15 лет и за это время несколько раз обогнуть земной шар. Моделирование показало, что выбросы пыли, наряду с сажей и серой, заблокировали фотосинтез почти на два года и привели к охлаждению поверхности Земли на 15 градусов Цельсия. Причем именно пыль сыграла ключевую роль. 

"Это первый случай, когда палеоклиматическое моделирование указывает на пыль как главный фактор установления двухлетнего периода подавления фотосинтетической активности и 15-20-летней зимы на всей планете", — отмечает доктор Сенель.

По уточненным расчетам, состав черной пелены, окутавшей Землю, примерно такой: 75 процентов — силикатная пыль, 24 — сера и только один процент — сажа. По утверждению ученых, соотношение обусловлено местом, на которое пришелся удар, — береговая часть полуострова Юкатан и часть прибрежной акватории.

Судьба жизни на Земле могла быть совсем другой, если бы астероид упал в другое место. Например, в океан: тогда никакой пыли бы не поднялось, сульфатные аэрозоли быстро развеялись, и экологической катастрофы не произошло. И наоборот, падение в центре одного из континентов было бы еще более губительным для всего живого.

Источник: РИА Новости

В споре о причинах мел-палеогенового вымирания очередной залп сделали сторонники гипотезы об извержениях вулканов на Деканском плато в Индии, которые продолжались десятки тысяч лет. По их мнению, дело вовсе не в метеорите, а в насыщении атмосферы ядовитым уровнем серы и двуокиси углерода, что привело к глобальному потеплению и подкислению океана.

Разнообразие планктона снижалось, пока не остались одни неприхотливые малыши. (Изображение авторов работы.)Оппоненты, напротив, полагают, что газ и пыль, поднявшиеся в воздух после падения метеорита, который образовал кратер Чикшулуб в Мексике, закрыли солнце и привели к глобальному похолоданию, а также отравили морскую жизнь. А вулканическая активность (как и землетрясения с цунами) стали результатом удара.

На конференции Американского геофизического союза Герта Келлер из Принстонского университета (США) объявила о новых данных, которые явственно говорят о правоте первой гипотезы из упомянутых. В 2009 году нефтяники, бурившие у восточного побережья Индии, наткнулись на заполненные лавой отложения на глубине 3,3 км под поверхностью океана. Г-жа Келлер и её коллеги получили разрешение на анализ пород и нашли в них множество ископаемых, относящихся к границе мела и палеогена (примерно 65 млн лет назад).

Отложения несли слои лавы, которые прошли около полутора тысяч километров от Деканских траппов. Стоит отметить, что сегодня этот вулканический регион занимает территорию, эквивалентную площади Франции, но в конце мелового периода он был размером с Европу.

Анализ образцов показал, что в первые годы после извержений планктонные виды становились всё меньше и меньше, а их панцири — всё менее сложными. Большинство постепенно вымерло. В то же время начался расцвет особо выносливого планктона Guembilitria с небольшим, неприметным экзоскелетом.

Аналогичную картину группа г-жи Келлер обнаружила в морских донных отложениях из Египта, Израиля, Испании, Италии и Техаса. На долю Guembilitria приходилось от 80% и 98% останков. «Он будто таракан: когда всем плохо, ему хорошо», — острит г-жа Келлер.

Исследователи полагают, что на руку этому виду сыграло попадание в океан огромного количества серы в виде кислотных дождей. Там она связывалась с кальцием, делая его недоступным для существ, которые строили из данного элемента свои раковины и скелеты.

Примерно в то же время из летописи окаменелостей Индии исчезают и сухопутные животные и растения.

В прошлом та же группа нашла в Чикшулубе доказательства того, что метеорит не мог стать причиной вымирания. Отложения, содержащие иридий (редкоземельный элемент, который несут с собой астероиды), начинаются выше зоны вымирания. Кроме того, столкновение с небесным телом не привело к росту в породах серы и диоксида углерода до токсичного уровня.

По-видимому, астероид был слишком маленьким, чтобы вызвать глобальное вымирание.