Астероид, столкнувшийся с Землей 66 миллионов лет назад в районе Мексиканского залива, оставил после себя повсеместно распространенный прослой — так называемую границу K-Pg. Ученые изучили содержание в ней изотопов рутения и сравнили с другими образцами. Это помогло установить состав и происхождение космического тела.
На Земле несколько раз происходили массовые вымирания флоры и фауны. Последнее — 66 миллионов лет. Тогда погибло больше половины видов, включая нептичьих динозавров. По времени это событие совпало с окончанием мелового периода и началом палеогенового.
Многое указывает на то, что виновником смены геологических периодов и массового вымирания послужил 10-километровый астероид, столкнувшийся с Землей. След от него хорошо заметен на поверхности — это кратер Чикшулуб в Мексиканском заливе и на полуострове Юкатан. Удар разбросал обломки по всей планете, что заметно в стратиграфии горных пород. Почти на всех континентах находят тонкий прослой того времени, обогащенный металлами платиновой группы, достаточно редкими на Земле. Геологи называют это границей K-Pg, или мел-палеогеновой границей.
Согласно альтернативной гипотезе, граница K-Pg сформировалась под действием мощной вулканической активности, самый яркий пример которой — Деканские траппы в Индии. Однако соотношение элементов платиновой группы больше соответствует метеоритному происхождению, чем вулканическому. На внеземной материал в границе K-Pg указывают также изотопы хрома и находки фрагментов метеорита в образцах из Тихого океана.
Международная группа ученых во главе с Марио Фишер-Гедде из Кельнского университета (Германия) решила выяснить, какого типа астероид это мог быть. Для этого они проанализировали в образцах границы K-Pg изотопы рутения. Их содержание меняется в метеоритах разного типа и отличается от того, что встречается на Земле. Таким образом можно идентифицировать внеземной источник. Результаты опубликованы в Science.
Самое интересное, что содержание изотопов рутения в метеоритах связано с тем, на каком расстоянии от Солнца сформировался родительский астероид. Метеориты по составу делят на два больших класса — углистые хондриты и неуглистые (включая железные). Среди последних — самые распространенные каменные метеориты на Земли. Их родительские тела — это астероиды S-класса, образованные во внутренней части Солнечной системы, вместе с каменными планетами. Состав изотопов рутения у них не сильно отличается от земного. Углистые хондриты выделяются сильнее, но внутри этого класса большое разнообразие. Их источником считают астероиды C-класса, рожденные на большем удалении от Солнца, за орбитой Юпитера.
Для сравнения авторы исследовали изотопный состав образцов из импактных (то есть ударного происхождения) пород фанерозойского возраста (не старше 540 миллионов лет), архейского (3,5–3,2 миллиарда лет), а также фрагментов двух углистых хондритов.
Выяснилось, что состав изотопов рутения в границе K-Pg однороден и похож на тот, что встречается в углистых хондритах. Это значит, что их источник — каменный астероид класса C, родившийся во внешней части Солнечной системы и столкнувшийся с Землей в конце мелового периода. Это результат опроверг гипотезу о кометном происхождении кратера Чикшулуб.
Изотопный состав пяти других образцов фанерозойского возраста показал большее сходство с астероидами S-класса, которые происходят из внешней части Солнечной системы, расположенной в пределах орбиты Юпитера. А вот архейские образцы содержали внеземное вещество из астероидов класса C, бомбардировавших планету на стадии аккреции.