“Зоряні рани” Землі. Як космічні катастрофи змінюють планету

“Пізнання породжує скорботу”, — сказано у Святому Письмі. І ця біб­лійна істина якнайкраще передає сумну сутність деяких наукових відкриттів останніх десятиліть. Зокрема, стали очевидними численні небезпеки, що загрожують нашій планеті й усьому живому на ній із Космосу. Серед учених поширена думка, що життя на Землі та людська цивілізація стали можливими й досі існують лише завдяки дивовижному збігові щасливих випадковостей.

Непомітні “шрами”

Здається, ще зовсім недавно точилися дискусії про походження сотень кратерів, помітних неозброєному оку на поверхні Місяця. Сьогодні вже ніхто не сумнівається, що більшість із них має не вулканічне, а метеоритне походження. Науковці називають заглибини, утворені ударами метеоритів об поверхню іншого космічного тіла, астроблемами, тобто “зоряними ранами”. Якщо маленькі й великі кратери на поверхні супутника є “шрамами” від його бомбардування метеоритами, астероїдами та кометами, то, очевидно, на Землі, яка в багато разів переважає його розмірами, має бути ще більше слідів від зіткнення з небесними об’єктами. Однак наявність атмосфери й води сприяла їх “загоєнню”. Тож помітили “рани” зовсім недавно.

Найвідоміша серед астроб­лем планети — це відносно “свіжий” кратер Беррінджера в Аризоні (США), що має форму чаші понад 1,2 км діаметром і 175 м завглибшки. Утворився він близько 40—50 тис. років тому від падіння залізно-нікелевого метеорита діаметром 50 м, уламки якого знайдені всередині й поблизу нього. Небесне тіло врізалося в Землю зі швидкістю 12—15 км/с. У той момент вивільнилася енергія, зіставна за потужністю з вибухом тисячі атомних бомб, скинутих на Хіросіму. Саме дослідники Аризонського кратера у 1902-му вперше висловили припущення про метеоритне походження таких об’єктів.

кратер Беррінджера в Аризоні

До наукового вивчення астроблем уперше взялись американські вчені в 1960-х роках. Початком таких досліджень в СРСР вважають визначення у 1969-му метеоритного походження кратера Попігай на північному заході Якутії. Він має діаметр близько 100 км, глибину 2 км й утворився 36 млн років тому від падіння астероїда завширшки 5—8 км. Унаслідок колосального тиску, спричиненого ударом, графіт у земних надрах перетворився на цінні мінерали. Тамтешнє унікальне родовище технічних чорних алмазів розроб­ляли ще в’язні сталінського ГУЛАГу в повоєнний час.

Коли радянські вчені з’ясували метеоритне походження Попігаю і проаналізували наслідки прадавнього катаклізму, пошук багатих на алмази кратерів розпочався по всій території СРСР, зокрема й в Україні. Більшість із восьми зафіксованих на нашій території астроблем стали відомі в процесі цих робіт. Зокрема, під Вінницею було відкрито Іллінецький метеоритний кратер діаметром 7 км і завглибшки 700 м (фото 2). Він утворився внаслідок падіння астероїда діаметром близько 250 м. У породах на його дні знайшли дрібні алмази ударного походження, але замало для промислового видобутку. Найбільшим із кратерів України вважають Бовтиський неподалік Олександрії на Кіровоградщині. Його діаметр сягає 24 км, а глибина 900 м. Вчені стверджують, що це слід від падіння близько 65 млн років тому небесного тіла завширшки 1 км.

Нині на Землі відомо близько двох сотень “зоряних ран” різної величини. Масштабні кратери є в Німеччині, Фінляндії, Австралії, Африці.

У Росії, скажімо, виявлено 15 “шрамів” діаметром від 10 до 110 км. У Південній Африці досліджено заглибину, діаметр якої сягає 300 км, у Канаді — 250 км. Але найбільшу астроблему на поверхні планети (діаметром близько 500 км) виявлено

2006 року в районі антарктичної Землі Вілкса під кілометровою товщею крижаного щита. Навіть важко уявити собі кратер, діаметр якого перевищує відстань між Києвом та Одесою. Висловлено припущення, що він утворився 250 млн років тому внаслідок падіння гігантського, 48-кілометрового зав­ширшки, астероїда. На думку деяких дослідників, саме цей катаклізм став причиною най­масовішого вимирання живих істот в історії планети, що сталося на межі пермського й тріасового періодів, коли загинуло близько 80% усіх біологічних видів. А нещодавно на дні Індійського океану виявили астроб­лему колосальних розмірів (600 × 400 км), яку назвали Шива.

Однак наймасштабніший космічний катаклізм стався на початку існування Землі. Ідеться про її зіткнення з дещо меншою планетою, яка масою своєю приблизно дорівнювала Марсу. Відтак вивільнилася неймовірна кількість енергії, земна куля розплавилась, а на її орбіту було викинуто значну кількість матеріалу, що тривалий час довкола неї обертався. Саме з нього сили гравітації сформували супутник нашої планети — Місяць.

Незвані гості з Космосу

Катастрофічні наслідки зіт­кнення астероїдів із планетою можна пояснити їх космічними швидкостями (11—76 км/с), які вивільняють величезну кількість руйнівної енергії. Вважають, що суттєву небезпеку для людства становлять небесні тіла понад 100 м діаметром, котрі через свою значну масу практично не загальмовуються, проходячи крізь атмосферу, тоді як менші об’єкти вповільнюються, руйнуються або вибухають унаслідок зіткнення з газовою оболонкою Землі. Саме так сталося 1908 року, коли небесне тіло (швидше за все, ядро комети) діаметром 50—100 м розірвалося над сибірською річкою Тунгускою, породивши численні легенди про Тунгуський метеорит. Про величезну потужність вибуху свідчить той факт, що ліс був повалений у радіусі десятків кілометрів від його епіцентру. Учені визначають енергію експлозії від 10 до 50 Мт, що відповідає скиданню водневої бомби. Якби цей метеорит розірвався над Лондоном або Москвою, він ущент знищив би той чи той мегаполіс.

Ударні кратери на поверхні Землі свідчать про численні зустрічі з незваними гостями із Всесвіту. Головним “постачальником” космічних об’єктів, що вдаряються об неї та об інші планети Сонячної системи, є пояс астероїдів між орбітами Марса і Юпітера. Там їх більше ніж 400 тис.: це близько 98% “малюків”, які кружляють довкола Сонця. Часом декотрі з них унаслідок зіткнень або під дією гравітації більших космічних тіл (наприклад, того ж таки Юпітера) залишають свою орбіту й можуть перетинати траєкторію земної кулі, ризикуючи впасти на неї.

Проблема катастрофічних наслідків зіткнення Землі з астероїдами набула особливої актуальності на початку 1980-х років, коли встановили факт падіння 65 млн років тому на її поверхню гігантського метеорита, що поклав край пануванню рептилій і знищив 60—70% живих організмів на планеті.

Убивця динозаврів

1977 року американський геолог Волтер Альварес звернув увагу на геологічний прошарок блакитної глини 1—2 см завтовшки за 150 км на північний захід від Рима, що відділяв мезозойські відклади з рештками динозаврів від пізніших кайнозойських. Дивний колір пояснювався великою концентрацією рідкоземельного елемента іридію, якого дуже мало на Землі, але багато в космічних тілах. 1980 року було сформульовано припущення, що у згаданому геологічному горизонті віком 65 млн років він має космічне походження й занесений на нашу планету астероїдом. Разом із “космічним” іридієм знайшли дрібні шматочки переплавленого кварцу та скла (тектити) й навіть мікроскопічні алмази, що могли утворитися лише внаслідок потужного вибуху. Такі іридієві відклади з тектитами було виявлено в різних країнах світу, що свідчить про планетарний масштаб катастрофи.

Вибух колосальної потужності (10 млн водневих бомб), що стався 65 млн років тому внаслідок падіння астероїда діаметром більше ніж 10 км, знищив усе живе в радіусі 1 тис. км. Від удару астероїда всю планету сколихнув небувалої сили землетрус (13 балів), що спровокував виверження вулканів у різних частинах світу. Цунамі заввишки 300 м прокотилися океанами, знищуючи все живе на багато кілометрів углиб суходолу. Вибух викинув у стратосферу величезну кількість розплавленого й випаруваного земного матеріалу, який випав вогняним метеоритним дощем на поверхню планети, спричиняючи глобальні пожежі. Швидкість уламків була настільки велика, що від удару об атмосферу вони вибухали, мов ядерні бомби. Упродовж перших годин після зіткнення атмосфера розігрілася, за деякими підрахунками, до 200°С. Усі істоти на суші, які не сховалися під землю чи у воду, загинули. Що більший розмір мала тварина, то важче їй було пережити цей астероїдний катаклізм. За даними палеонтологів, загинули всі сухопутні істоти, важчі за 10 кг.

пояс астероїдів між орбітами Марса і Юпітера

Через викид в атмосферу величезної кількості сірчаних сполук повсюди пройшли кислотні дощі. Величезна кількість пилу в стратосфері та атмосфері Землі спричинила планетарну ніч, що тривала цілий рік. Пил від вибуху на кілька років затьмарив Сонце, промені якого не досягали поверхні планети, що призвело до її охолодження. Настала кількарічна планетарна зима. Температура різко знизилася, через що вимерзло багато живих організмів. Однак найгіршим для життя стало різке гальмування фотосинтезу через зниження рівня сонячної радіації. Спалені жаром вибуху, засипані попелом, позбавлені сонячного світла рослини вимерли, відтак настала загибель травоїдних. Це, своєю чергою, призвело до голодної смерті хижаків. За короткий час на планеті зникло близько 75% видів живих організмів. Дещо менше постраждали мешканці океанів, зниження температури яких відбувалося повільніше, ніж суші. Тому в морях так багато реліктових видів живих істот.

Тоді на Землі панували рептилії і, зокрема, найбільші з них — динозаври. Тепловий удар та наступне різке пониження температури стали фатальними для холоднокровних плазунів, не здатних регулювати температуру тіла. Врятувалися лише ті, що зарилися в землю (ящірки, змії) або ж мешкали у водоймах (черепахи, крокодили).

Падіння астероїда знищило світ рептилій мезозойської ери, але відкрило новий кайнозойський етап розвитку життя на землі — епоху ссавців. Останні з’явилися ще в мезозої, за доби динозаврів. Тоді вони дещо нагадували щурів, які вели нічний спосіб життя. На відміну від рептилій, ссавці регулюють власну температуру. Ця особливість допомог­ла їм пережити “астероїдну зиму” й після вимирання динозаврів завоювати весь світ. Кайнозой характеризується надзвичайним видовим різноманіттям ссавців, серед яких з’являються примати, розвиток яких зрештою увінчує поява людини.

Отже, падіння астероїдів та його наслідки були могутніми стимулами розвитку життя на планеті.

Хоча більшість сучасних науковців пов’язує велике вимирання видів 65 млн років тому саме з космічним “гостем”, кот­рий залишив по собі кратер Чиксулуб, недавно з’явилася й альтернативна концепція — приліт не одного, а кількох позаземних тіл.

За 2,5 тис. км на північ від Юкатану, поблизу Айова-Сіті у США, виявлено ще одну заглибину діаметром 35 км — Менсон. Її зробив астероїд близько кілометра завширшки того самого віку, що й Чиксулуб. Провівши спільні дослідження вже згадуваного Бовтиського кратера, українські та англійські вчені дійшли висновку, що він утворився приблизно тоді ж таки.

Є дані, що в той самий період виник і кратер Кара діаметром 110 км на узбережжі Карського моря в Сибіру. Не набагато пізніше впав у Індійський океан гігантський астероїд Шива, струс від якого спровокував масштабний вилив магми в Індії. Усе це дає підстави припускати, що згадані “зоряні рани” є слідами падіння окремих уламків одного величезного космічного тіла, яке розкололося в атмосфері Землі.

Не виключено, що наприкінці ери динозаврів наша планета потрапила під астероїдний дощ, який і став причиною чергової масової загибелі живих організмів. Припускають, що в майбутньому будуть виявлені нові кратери від тодішнього падіння “прибульців”.

Коли наступний?

Науковці підрахували, що за мільйон років у Землю врізаються в середньому чотири астероїди діаметром близько 1 км. Їх падіння небезпечне для окремих країн або частин континентів. Загрозу самому існуванню людської цивілізації становлять небесні тіла діаметром понад 10 км. Вважають, що за останні 570 млн років на планету впали чотири-п’ять таких гігантських космічних об’єктів (приблизно один на 100—150 млн років). До них належать і астероїди, що лишили по собі згадувані Чиксулуб, Шиву та кратер у районі Землі Вілкса. Людство, яке існує близько 3 млн років, ще не переживало такого космічного катаклізму.

Астероїди та комети не єдина загроза мешканцям Землі з Космосу. Зокрема, велике вимирання видів наприкінці ордовицького періоду (450 млн років тому), на думку вчених, сталося внаслідок спричиненого вибухом наднової зірки потужного опромінення Землі гамма-променями. Озоновий шар планети був зруйнований, і ультрафіолет знищив близько 60% видів живих організмів.

Загроза з Космосу всьому живому на Землі була завжди. Є вона й нині. Людство ще не досягло технологічного рівня, що дав би можливість надійно захистити планету від нового падіння на неї космічного тіла значних розмірів. Водночас бомбардування земної кулі небесними тілами не тільки нищило все живе на ній, а й суттєво впливало на її формування, зародження та розвиток життя. Зокрема, є припущення, що воду наша планета отримала з Космосу в тілі численних астероїдів, які інтенсивно бомбардували поверхню на початку її історії. Інша гіпотеза наводить аргументи на користь того, що життя на Землю також було занесене з Космосу якимось астероїдом.

Падіння астероїда 65 млн років тому вбило мільярди живих істот, поклавши край пануванню рептилій. Однак глобальне вимирання динозаврів відкрило шлях для нового життя, для панування ссавців і зрештою вможливило появу людської цивілізації.