От далеких сверхновых до привычных цветковых

Пятерка самых популярных кандидатов в убийцы динозавров

Figure1: Крабовидная тумманность как остаток сверхновой SN 1054, изображение с космического телескопа Хаббл. Изображение: NASA, ESA, J. Hester and A. Loll (Arizona State University)

Почему вымерли динозавры? Однозначного ответа пока нет, но ученые не скупятся на предположения: воздействие темной материи, резкая смена магнитных полюсов, воцарение цветковых растений на Земле. Вдохновленные многочисленными гипотезами, мы выбрали несколько самых красивых и подробных.

Жизнь на Земле развивается странным и пока не до конца понятным образом. В истории Земли насчитывается пять или шесть великих вымираний. Миллионы лет на планете живут одни виды растений и животных, а потом исчезают, в масштабах геологического времени — почти мгновенно. Около 65 миллионов лет назад так исчезли динозавры. Больше 100 миллионов лет они жили в морях и на суше, а потом пропали.
Что случилось тогда на Земле?

Вспышка сверхновой

Кто первый связал смерть динозавров со вспышкой сверхновой, сейчас уже непонятно, но логика того человека ясна: гибель громадных ящеров интуитивно хочется списать не на заурядные земные события, а на катастрофу галактического масштаба.

Большинство звезд во Вселенной заканчивают свою небесную жизнь вполне мирно. В течение тысяч и тысяч лет они сбрасывают массу, остывают и превращаются в белых карликов, но некоторым такое скучное угасание не по нраву. Исчерпав под конец жизни топливо, эти звезды-бунтари резко схлопываются под действием гравитации в компактные и тяжелые объекты, а потом взрываются, заполняя ближайшее пространство осколками и потоками гамма-излучения.

Крабовидная туманность — остаток сверхновой SN 1054. Изображение: NASA, ESA, J. Hester and A. Loll (Arizona State University)


Вспышки сверхновых не так редки во Вселенной: в бесконечных далях космоса они миллионами случаются каждую секунду, но в нашей Галактике все скромней. Сверхновые озаряют ее один-два раза за столетие. Такое событие произошло, по мнению ученых, 65 миллионов лет назад неподалеку от Солнечной системы. Поток гамма-излучения разрушил озоновый слой, что вызвало катастрофические изменения климата и обильные мутации живых организмов.

В этой версии много неувязок, самую очевидную из которых показал во второй половине XX века американский геофизик Уолтер Альварес. Его отец работал физиком-ядерщиком на Манхэттенском проекте. Он посоветовал сыну искать следы разрушительной вспышки сверхновой в геологических отложениях той эпохи: интенсивное гамма-излучение должно было увеличить содержание изотопов плутония в породах, но данные не подтвердили это предположение.

Вместо плутония-244, образующегося в земных условиях под действием радиации, Альварес-младший нашел иридий — его концентрация в десятки раз превышала норму. В земной коре этот химический элемент встречается редко: один атом иридия на миллиард других атомов, и попасть сюда незадолго до гибели динозавров он мог только из космоса. Так Альварес забыл о сверхновых и стал приверженцем гипотезы о смерти древних ящеров от падения астероида.

Темная материя

Позже ученые нашли на полуострове Юкатан в Мексике кратер Чиксулуб. Его, предположительно, оставил астероид диаметром 10 километров, который упал на Землю как раз 65 миллионов лет назад. Столкновение с космическим гостем высвободило на Земле энергию в два миллиона раз больше, чем у самой мощной термоядерной бомбы. Взрыв поднял в воздух тучи пепла, вызвал цунами высотой в 50—100 метров и спровоцировал извержения вулканов. Все это вместе, по мнению исследователей, и сгубило динозавров.

Некоторые ученые вносят в эту картину коррективы: одного локального события недостаточно, чтобы за несколько тысяч лет погубить всех динозавров, — нужны и другие аномалии. Одну из них нашли вскоре после Чиксулуба: кратер Шива в Индийском океане неподалеку от Мумбаи, предположительно, тоже выбит гигантским астероидом, упавшим на Землю в конце мелового периода.

Что это — печальное для динозавров совпадение или следствие космического события, отправившего в сторону планеты сразу два гигантских астероида? Американский физик Лиза Рэндалл отметает вариант со случайностью. По ее версии, в гибели динозавров виновата темная материя.

Это субстанция не участвует в электромагнитных взаимодействиях, и потому ее невозможно увидеть: присутствие темной материи заметно в космосе только по косвенным признакам вроде необъяснимых отклонений в скоростях движения галактик. Суммарная масса темной материи, по оценкам ученых, почти в пять раз превышает массу привычной, видимой материи.

Лиза Рэнделл вычислила, что в нашей Галактике темная материя формирует разреженный диск толщиной 35 световых лет и плотностью в одну солнечную массу на один световой год. По предположению Рэнделл, периодическое сближение Солнечной системы с этим диском ощутимо влияет на земную жизнь: растревоженные под действием гравитации космические тела из облака Оорта начинают хаотично менять траектории, и некоторые из них кометами и астероидами отправляются в сторону Земли.

Такая гипотеза объясняет исчезновение динозавров и другие массовые вымирания, как и некоторую периодичность в числе упавших на Землю метеоритов, подмеченную учеными в конце 80-х годов: метеориты как будто падают на нашу планету волнами: то больше, то меньше. Но недостатков у теории Рэнделл больше, чем достоинств: прямые астрофизические измерения пока не указали ни на гипотетический диск, ни на саму темную материю, а периодичность может оказаться совпадением.

Аномальная вулканическая активность

Еще одна теория обвиняет в исчезновении динозавров многочисленные извержения вулканов на территории Индостана. В пользу этой гипотезы свидетельствует природа деканских траппов, образовавшихся из потоков магмы в промежутке от 68 до 60 миллионов лет назад.

Во время извержений вулканы выбрасывали в атмосферу гигантские облака сернистого газа SO2, которые интенсивно поглощали солнечный свет. Земной климат похолодал, и незадолго до исчезновения динозавров температура на Земле упала на два градуса. Гигантские рептилии не смогли приспособиться к таким капризам погоды.

Извержение вулкана Плоский Толбачик. Изображение: ИТАР-ТАСС


Кроме того, некоторые ученые связывают аномальную вулканическую активность того периода с падением астероида на Юкатан, которое, по некоторым данным, произошло за 300 тысяч лет до вымирания динозавров и, получается, не могло напрямую его спровоцировать.

В результате полная цепочка трагических для динозавров событий выглядит так: падение астероида — аномальная сейсмическая активность — аномальная вулканическая активность — астероидная зима — быстрое угасание в новых условиях климата. Эту гипотезу больше всего ценят сторонники «катастрофических» причин вымирания динозавров.

Чехарда магнитных полюсов

Метеориты, вулканы, сверхновые — мы привыкли искать причины больших климатических событий вовне и редко смотрим себе под ноги. Опуститься с небес на землю предлагает Владимир Павлов из Института физики Земли РАН, по мнению которого динозавров сгубило магнитное поле Земли, а точнее — его отсутствие.

Магнитные полюсы нашей планеты периодически меняются местами, а в промежутках между двумя стабильными состояниями Земля практически лишается магнитного поля. Причины этого до сих пор непонятны, но известно, что такая магнитная неопределенность может растянуться на тысячи лет. В результате лишенная магнитного щита биосфера начала быстро мутировать под действием космического излучения, и, видимо, эти обильные изменения не пошли динозаврам на пользу и завели их в эволюционный тупик.

С аномально частой сменой магнитных полюсов связывают и другие великие вымирания или наоборот — взрывы биоразнообразия на Земле.

Восхождение цветочных растений

Но почему природные катаклизмы из всех животных, обитающих на суше, убили только динозавров? Многие ученые считают, что такая избирательность противоречит катастрофической теории и гигантские ящеры к отметке в 65 миллионов лет назад уже давно вымирали сами, а метеорит только ускорил процесс. Так, ихтиозавры вымерли за 30 миллионов лет до остальных динозавров без всякой помощи природных аномалий.

Но что заложило бомбу замедленного действия? Здесь палеонтологии советуют присмотреться к маленьким насекомым. В 80—90-х годах российский ученый Владимир Жерихин показал, что их биоразнообразие сильно поменялось в середине мелового периода, еще за 70 миллионов лет до исчезновения динозавров: тогда вместо одних видов насекомых резко пришли другие.

Ученый предположил, что эти перестройки связаны с глобальными изменениями флоры, и оказался прав. Исследования палеоботаников показали, что в это же время разнообразные хвойные, папоротники, хвощи и плауны сменились цветковыми растениями, которые составляют 90% современной земной флоры.

Предположительно, такой прорыв в мире растений связан с серией мутаций цветковых: они увеличили частоту жилкования листьев, уменьшили размер устьиц, стали эффективнее использовать воду и газы. Растительный мир планеты поменялся, и Земля стала покрываться тенистыми и прохладными лесами, подобными современным тропикам.

Насекомые первыми среагировали на эти изменения, потом к ним присоединились млекопитающие и птицы, а динозавры в новую эволюционную гонку включиться так и не смогли. На место исчезающих по естественным причинам видов динозавров перестали приходить новые.

В этой версии тоже есть свои недостатки: так, например, непонятно, что сгубило морских ящеров, но сейчас многие исследователи переключаются именно на такую логику. Динозавры не успели за прорывными изменениями на Земле, а потом некий катаклизм, прилетевшей извне или поднявшийся с глубин планеты, добил гигантов. Одним словом, жизнь — движение. Даже если вы грозный динозавр в несколько тонн живого веса.
Михаил Петров
Теги:

Читать еще на Чердаке: