Хранители времени. Реконструкция истории Вселенной атом за атомом - Дэвид Хелфанд

других свидетельств. По всему Мексиканскому заливу вблизи пограничного слоя K-Pg залегает песчаник – сжатые слои песка, отложенные на территории, удаленной от моря. Их тщательное изучение показало, что в них, за исключением самого верхнего слоя, нет ни одного маленького червячного следа, повсеместного для всех отложений песчаника всех возрастов по всему миру. Это свидетельствует об очень быстром осаждение, чего и следовало ожидать от огромных цунами (высотой до полутора километров), вызванных столкновением Земли и астероида. Кроме того, в данном случае мы зафиксировали еще и резкое повышение уровня Иридия в илистом слое прямо поверх песчаника. Это объясняется тем, что тяжелые крупицы песка оседали первыми, а уже вслед за ними шла мелкозернистая грязь и соединенное с ней измельченное в порошок вещество астероида16.

Во многих местах мира, от Европы до Новой Зеландии, с глиной, отмечающей границу K-Pg, смешивается сажа от сгоревшего органического вещества. Венди Вольбах и ее коллеги оценивают общее количество сгоревшего Углерода в 70 миллиардов тонн, что сравнимо с 10 % всего растительного материала, присутствующего сегодня на Земле17. Это свидетельство глобального лесного пожара подтверждается резким снижением доли 13C в морских раковинах по обе стороны границы. Напомним, что растения не столь охотно поглощают 13C при фотосинтезе, поэтому внезапный выброс CO2 из сгорающих растений приведет к уменьшению содержания 13C в атмосфере и океане (примерно то же самое мы наблюдаем сегодня при сжигании ископаемого топлива). Кроме того, выше границы K-Pg неожиданно возрастает количество папоротниковых спор – это знак того, что на земле, где прекратился пожар, восстанавливается растительная жизнь (которая часто начинается с видов, подобных папоротникам).

Другие исследователи выступали против гипотезы о глобальном разрушении и считали, что сажа возникла в результате масштабных пожаров, вызванных сгоранием ископаемого Углерода (угля и нефти) на месте столкновения и рядом с ним (напомним, что именно здесь добывала нефть компания Pemex). Против представления о глобальных лесных пожарах приводился и еще один довод: предполагаемое отсутствие древесного угля в пограничных слоях. Тем не менее повторный анализ частиц древесного угля, присутствующих в слое, и детальное моделирование как изначального огненного облака (которое могло непосредственно воспламенить весь растительный материал в радиусе свыше 2400 км), так и падения обломков из верхних слоев атмосферы, способных вызвать пожары в любой точке мира, позволяет предположить, что, хотя планета и не сразу окуталась дымом, повсеместные пожары были обычным явлением18. Более того, месяцы тьмы, наставшие после столкновения, по всей видимости, погубили большую часть флоры, сделав ее более уязвимой для лесных пожаров, вызванных ударами молний.

Недавно в Северной Дакоте был обнаружен богатый тайник окаменелостей, прямое свидетельство катастрофы, в мгновение ока уничтожившей жизнь. Исследователи описывают свою находку так: «Этот слой был переполнен спутанной массой пресноводных рыб, наземных позвоночных, деревьев, веток, бревен, морских аммонитов и других морских существ… У нас даже есть одна рыба, которая ударилась о дерево и разломилась пополам». Во внутренностях некоторых рыб оказались скрыты крошечные стеклянные шарики, выброшенные в результате удара и попавшие в жабры19. Прямо над этими окаменелостями находится слой пыли, богатый Иридием. Авторы утверждают, что скопление окаменелостей было вызвано сейшей – похожей на цунами волной. Изучив окаменелые отложения и измерив современные сейши, причиной появления которых, как сегодня известно, становятся землетрясения, ученые подсчитали, что высота волны превышала 10 метров, и ее породило землетрясение магнитудой от 10 до 11,5 балла – проявление ударной волны от столкновения, которое случилось на расстоянии в 3000 километров, причем между самим событием и прибытием волны прошло от шести до тринадцати минут. Более крупные стеклянные шарики, образовавшиеся в результате удара, и другие обломки упали примерно через пятнадцать минут после столкновения, поэтому мы находим их выше слоя окаменелостей. Мелкая пыль, обогащенная Иридием, осела еще позже, о чем свидетельствует ее присутствие над веществом выброса. Эта находка позволяет нам ярко представить картину хаоса, последовавшего за этим взрывом мощностью во много миллионов мегатонн.

От случайного наблюдения резкой перемены в летописи морских окаменелостей в 1860 году (Филлипс) до геохимического исследования этой границы в 1980 году (Альварес и др.) и прямых записей хаотического разрушения в 2019 году (Де Пальма и др.20) перед нами раскрылась драма последнего массового вымирания. Наши историки-атомы позволили установить дату катастрофы, определить место разрушительного удара и восстановить последовательность событий – от нескольких минут после падения астероида до тысячелетия спустя, когда жизнь восстанавливалась на суше и в море. В этой жизни уже не было места динозаврам, правившим Землей в течение двухсот миллионов лет, и экологическая ниша опустела, благодаря чему смогли процветать маленькие пушистые млекопитающие, от которых 66 миллионов лет спустя произошел вид, сумевший воссоздать эту волнительную историю в мельчайших подробностях.

Глава 13

Эволюция: от метеоритов до цианобактерий

В главах 3 и 4 мы уже показали, что девяносто четыре элемента, обнаруживаемые нами на Земле, идентичны тем, которые встречаются во Вселенной. Все звезды, планеты и газопылевые облака состоят из одного и того же вещества, хотя и взятого в разных пропорциях. Если бы я сумел собрать хороший образец вещества со всей нашей Галактики, то оказалось бы, что из каждого миллиона атомов 923 346 приходится на Водород, 74 980 – на Гелий, 812 – на Кислород, 470 – на Углерод, а доля остальных девяноста элементов составила бы менее 100 миллионных долей (ppm), иными словами, менее 0,01 %. Причину столь радикальной асимметрии в распределении мы раскроем в главе 16.

В Солнечной системе баланс столь же значительно смещен в сторону двух легчайших элементов: доля H + He составляет 99,86 %, при этом содержание Кислорода и Углерода – соответственно 477 и 326 ppm; Азот (102) и Неон (100) едва перешагнули отметку в 100 ppm. Это неудивительно, поскольку наша Солнечная система сформировалась из исходного материала Галактики.

Однако на поверхности нашей планеты дела обстоят совершенно иначе. С нее улетучиваются почти все изначальные атомы Водорода и Гелия – самые легкие частицы движутся быстрее всего (см. гл. 3 и далее) и, в данном случае, достаточно быстро, чтобы покинуть Землю, если только Водород не связан с Кислородом в воде или с некоторыми другими атомами в газе или минерале. Поэтому Кислород – это наиболее распространенный элемент в земной коре (467 100 ppm), за ним следуют Кремний (276 900 ppm), Алюминий (80 700 ppm), Железо (50 500 ppm), Кальций (36 500 ppm), Натрий (27 500 ppm), Калий (25 800 ppm), Магний (20 800 ppm), Титан (6 200 ppm), Водород (1400 ppm) и Фосфор (1300 ppm), а все остальное составляет менее 1000 ppm (0,1 %). Обратите внимание, что Углерод, четвертый по распространенности элемент во Вселенной, присутствует