Питер Уорд - Новая история происхождения жизни на Земле
Несколькими научными группами были построены модели, позволяющие оценить масштабы биологической катастрофы, вызванной резким изменением состояния атмосферы. Очевидно, что произошел также мощный выброс серы в воздух. Небольшое количество серы участвовало при этом в образовании серной кислоты, которая обрушилась на Землю кислотным дождем, что также могло стать непосредственной причиной гибели флоры и фауны, но более вероятным фактором представляется связанное с этим похолодание. Однако более опасным для биосферы могло стать сокращение уровня солнечной энергии (до 20 %), вызванное поглощением лучей атмосферной пылью. Такого затемнения вполне хватило, чтобы на десятилетие установились морозные или близкие к ним температуры, и это в мире, который непосредственно перед столкновением был в основном тропическим. Совершенно внезапно на Землю пришла очень долгая зима. Все это подтверждает первоначальную гипотезу Альвареса о том, что главной причиной вымирания послужило именно затемнение.
Итак, после столкновения с астероидом (около 10 км в диаметре) в атмосферу Земли поднялась пыль — много пыли[210], что привело к долговременному глобальному затемнению, а следствием этого стало изменение мирового климата. Понятно, что затемнение блокировало фотосинтез, к тому же сильно похолодало. Но существовал еще один угрожающий фактор, на который сначала не обратили внимания: огромные концентрации пыли в атмосфере сильнейшим образом повлияли на круговорот воды. Уровень мировых осадков снизился на 90 %, и такое положение дел сохранялось несколько месяцев, а еще полгода после этого уровень осадков составлял всего 50 % от нормы. Иными словами, на планете было темно, холодно и сухо — идеальные условия для массового вымирания, особенно для растений и животных, которые питаются растениями.
Наконец, помимо прочего, было учтено, что через несколько часов после столкновения на поверхность планеты с большой скоростью начали падать куски породы, которые побывали в ближайшем космосе, куда их забросило ударной волной, вернулись на Землю очень горячими и подожгли растительность. Последовал самый страшный за всю историю планеты глобальный пожар, который даже один, без других разрушительных явлений, мог уничтожить всех сухопутных динозавров.
Летопись мел-палеогенового вымирания
Известно, что во время мел-палеогенового вымирания погибло около 75 % всех видов. На суше исчезли динозавры и распространились млекопитающие. В морях, если рассматривать потери мелового периода, исчезли аммониты, а в палеогене господствующее положение заняли улитки и двустворчатые. Впрочем, с развитием технологий и методов датировки становится все очевиднее, что мел-палеогеновая граница намного сложнее, чем предполагалось первоначально. Сейчас мы знаем, что было как минимум две волны вымирания меньших масштабов, которые предшествовали собственно великому мел-палеогеновому массовому вымиранию. Исследования нескольких последних лет продемонстрировали, что свою — всегда заметную — роль в вымираниях и на этот раз сыграли излияния базальта.
Окаменелостей динозавров не так уж и много на самом деле. Поэтому так сложно представить себе по-настоящему реальную картину их вымирания. Палеонтологическая летопись полна микроскопическими окаменелостями, их изучение внесло неоценимый вклад в доказательство теории столкновения Земли с астероидом (или кометой) как причины внезапного вымирания. Однако хотелось бы знать и о судьбе более крупных окаменелостей сухопутных и морских обитателей, а большинство изученных относятся к головоногим аммонитам, описанным в предыдущей главе.
Местом, где удобнее всего исследовать последних аммонитов, обитавших у экватора в позднем меловом периоде, является толстый слой соответствующих пород в Бискайском заливе — большая область отложений, протянувшаяся с юго-запада Франции к северо-востоку Испании. А лучше всего в этом регионе изучать скалистый берег возле старой баскской деревушки Сумая[211]. Там, подобно книжным страницам, открываются сотни метров породы возрастом от 72 до 50 млн лет. Границы периодов, отражающие массовое вымирание, открыты взору и очевидны, в том числе благодаря изменениям в литологии и цвете пород.
Возраст старейших отложений вдоль побережья, где находится Сумая, — около 71 млн лет. Породы состоят из отдельных слоев, от 15 до 30 см, каждый слой — парный, представляет собой сочетание более толстой известняковой части и тонкой глинистой прослойки с незначительным содержанием известняка. Тысячи и тысячи таких парных слоев когда-то отвердели и создали береговую линию. По типам породы и по ископаемым мы можем определить, что эти слои сформировались на относительно большой глубине моря, вероятно, в самом глубоком месте континентального шельфа, а может, даже на самом его краю, где-то между 200 и 400 м под водой.
Слои располагаются перпендикулярно основной линии берега и имеют сильный уклон к северу. С юга на север породы «молодеют». Очень крутой уклон пород и высокий прилив делают визиты к большей части данных отложений весьма затруднительными.
В начале пути по этой местности, непосредственно на пляже (и в самом начале истории этих пород), откуда начинается крутой — и единственный — подъем на скалы, окаменелости можно увидеть повсюду. Большинство из них — большие двустворчатые-иноцерамы, о которых мы писали в предыдущей главе, но также много аммонитов, морских ежей, имеющих форму сердца. Костей позвоночных не видно, нет и зубов акул, и, конечно, никаких динозавров, а ведь возраст этих морских отложений совпадает с возрастом тех образованных на суше пород, в которых окаменелости динозавров встречаются во множестве.
Больше всего вызывают удивление иноцерамы. Они достигают 60 см в диаметре и выглядят как плоские гигантские тарелки, располагаются рядом со своими более мелкими сородичами других видов. На сотни метров местных слоев их останки являются самыми многочисленными. Окаменелости легко можно найти в верхних и нижних границах слоев, особенно в верхних. Возле Сумаи есть где поохотиться за окаменелостями, они в огромных количествах находятся в слоях разных возрастов. Неожиданно исчезают большие двустворчатые — примерно в сотне метров ниже того уровня породы, где хорошо заметно вымирание аммонитов. Сами аммониты и морские ежи продолжают попадаться в изобилии дальше в верхних слоях, а затем совершенно внезапно тоже исчезают.
Работа на побережье Бискайского залива, поддерживаемая исследованиями других отложений мелового периода, позволяет установить, что двустворчатые-иноцерамиды вымирали постепенно в течение приблизительно 2 млн лет перед внезапным исчезновением аммонитов. Статистические методы, разработанные Чарльзом Маршаллом из Калифорнийского университета в Беркли, помогли самому Маршаллу и Питеру Уорду, одному из авторов этих строк, выяснить, что, по крайней мере, в данном регионе непосредственно перед падением астероида обитали 22 вида аммонитов, что подтверждается составом пород: иридий, ударный кварц, тектиты (маленькие стеклянные шарики метеоритного происхождения).
Любопытным фактом в истории вымирания иноцерамов является не то, что они погибли до аммонитов, а то, что их вымирание произошло в другое время и в другом месте. Например, последние иноцерамы в породах мелового периода в Антарктике не моложе 72 млн лет, то есть там они вымерли на 7 млн лет раньше аммонитов. Теперь мы знаем, что среди этих двустворчатых, обитавших когда-то по всему миру, вымирание видов происходило волнообразно, начиная с регионов Антарктиды и постепенно распространяясь к Северному полушарию. Такое вымирание было похоже на болезнь, медленно продвигавшуюся к северу и убивающую виды двустворчатых один за другим. Но это была не болезнь, это были холод и кислород.
В конце мелового периода в верхних южных широтах стала проявляться термохалинная циркуляция кислородного типа, и за 2 млн лет холодная, насыщенная кислородом вода со дна океана распространилась по всем морям, в направлении с юга на север. Это явление явилось фатальным для иноцерамов, и их исчезновение стало историческим событием, поскольку они процветали в течение 160 млн лет, но были приспособлены к обитанию совсем в других океанах — с низким содержанием кислорода и теплым морским дном. Холод и кислород их убили.
Просто столкновение?
Давайте подведем небольшой итог того, что нам известно о причинах мел-палеогенового массового вымирания. Произошло столкновение Земли с космическим объектом, это было одиночное событие, случилось вскоре (через 1–3 млн лет) после двух быстрых изменений уровня Мирового океана, в период между которыми значительно изменился и химический состав океана[212]. В результате столкновения на полуострове Юкатан возник большой (около 300 км в диаметре) кратер, названный Чуксулуб. Хотя все еще нет единого мнения относительно реального первоначального размера кратера, никто не сомневается, что это именно кратер. Геологические и географические особенности территории в месте столкновения могли усилить гибельные последствия, возникшие от удара. Это тем более вероятно, потому что серные испарения в том регионе и сера, содержавшаяся в самом космическом теле, могли увеличить масштаб катастрофы. По-видимому, падение астероида в неглубокое море, располагавшееся на экваториальных широтах, имело невероятно разрушительные последствия: изменения состава атмосферы на всей планете, падение температуры, кислотные дожди и пожары по всему миру. Многие (но не все) ученые также согласны с тем, что большие, грубые по фактуре отложения, состоящие из обломков пород, расположенные во многих местах вдоль восточного побережья Мексики, были сформированы ударными волнами от столкновения. Долгая зима, последовавшая за столкновением и вызванная затемнением в результате стремительного наполнения атмосферы пылью, послужила основным фактором гибели живых организмов.
