На заре существования Земли массивные астероиды врезались в нашу планету, что имело долгосрочные последствия для ее геологии и жизни на ней.
В первые несколько сотен миллионов лет существования нашей Солнечной системы зарождающаяся Земля была хаотичным и жестоким местом, где часто происходили столкновения с гигантскими космическими телами. Непрекращающиеся столкновения приводили к масштабным разрушениям, из-за которых огромные участки нашей планеты становились непригодными для жизни на годы, а иногда и десятилетия.
Глобальные последствия столкновений с астероидами «выходят за рамки того, что может себе представить человек, отчасти потому, что они не оставляют очевидных следов», — говорит Тедди Карета, астроном из обсерватории Лоуэлла в Аризоне. Несмотря на разрушительный характер этих катаклизмов — или, возможно, именно из-за него, — они изменили геологию Земли и создали условия, необходимые для зарождения сложной жизни, в конечном итоге сформировав планету в том виде, в котором мы знаем ее сегодня.
Изучение столкновений астероидов с нашей планетой позволяет ученым раскрыть «основные аспекты истории Земли таким образом, как это невозможно сделать никаким другим способом», — говорит Карета.
Вот семь значимых событий, связанных с падением астероидов, в истории Земли.
4,5 миллиарда лет назад: крупный астероид столкнулся с Землей и образовал Луну
Луна вошла в нашу Солнечную систему около 4,5 миллиарда лет назад поистине драматичным образом.
Согласно преобладающей теории происхождения Луны, молодая Земля столкнулась с астероидом размером с Марс, известным как Тейя. В результате этого титанического столкновения в космос было выброшено огромное количество раскаленных земных пород, которые образовали вокруг планеты кольцо из обломков. Со временем под действием гравитации эти обломки слились в Луну.
Компьютерное моделирование, воссоздающее эту космическую драму, показывает, что новообразованная Луна была в 16 раз больше, чем сейчас. Это было связано с тем, что она вращалась вокруг Земли на гораздо более близком расстоянии — всего в 15 000–20 000 миль. За миллионы лет гравитационное взаимодействие между Землей и Луной привело к тому, что последняя с каждым годом удалялась от нашей планеты на несколько сантиметров. Это медленное смещение привело к тому, что сейчас их разделяет расстояние примерно в четверть миллиона миль.
Что касается Земли, то столкновение, в результате которого образовалась Луна, было настолько мощным, что стабилизировало ранее экстремальный наклон оси нашей планеты. Эта корректировка сыграла решающую роль в регулировании климата и приливов на Земле — ключевых факторов, которые в конечном итоге создали условия, необходимые для зарождения жизни.
Из-за того, что поверхность нашей планеты постоянно подвергается геологическим изменениям, горные породы той эпохи не сохранились, но на Луне до сих пор можно найти свидетельства ее бурной ранней истории, дополненные более поздними следами от столкновений с астероидами, которые испещрили ее поверхность.
3,26 миллиарда лет назад: метеорит S2 способствовал зарождению жизни
Столкновения с астероидами часто ассоциируются с разрушением. Действительно, в прошлом они наносили серьезный ущерб жизни на Земле, но одно особенно катастрофическое столкновение, по словам Нади Драбон, профессора кафедры наук о Земле и планетах Гарвардского университета в Массачусетсе, дало мощный толчок развитию жизни на ранних этапах.
Космический астероид размером с четыре Эвереста врезался в молодую Землю около 3,26 миллиарда лет назад, когда наша планета представляла собой в основном водный мир, где господствовали простые одноклеточные бактерии и археи. Исследователи под руководством Драбона тщательно изучили удивительно хорошо сохранившиеся слои горных пород того времени в Барбертонском зеленокаменном поясе в Южной Африке. Выяснилось, что астероид упал в океан, вызвав массовую гибель микроорганизмов, обитавших на мелководье и на нескольких изолированных островах того времени.
Однако космический камень принес и неожиданную пользу для жизни: он выбросил в океан, испытывавший дефицит питательных веществ, огромное количество фосфора — жизненно важного элемента для всего живого. Кроме того, столкновение вызвало колоссальное цунами, которое «перемешало океан», подняв со дна железо и сделав его доступным для выживших микроорганизмов, говорит Драбон. «Возможно, это позволило жизни не только быстро восстановиться, но и процветать после столкновения».
66 миллионов лет назад: астероид Чиксулуб уничтожает динозавров
Шестьдесят шесть миллионов лет назад астероид размером с гору врезался в южную часть современного мексиканского полуострова Юкатан. Удар был настолько разрушительным, что уничтожил 70 процентов всех видов на нашей планете, включая большинство динозавров.
В результате столкновения образовался чашеобразный кратер шириной 190 километров, который назвали Чиксулуб в честь близлежащего прибрежного города. Это второй по величине ударный кратер на Земле после Вредефорта в Южной Африке. Кратер был обнаружен в конце 1970-х годов геофизиками, которые искали потенциальные места для бурения нефтяных скважин. На сегодняшний день половина кратера находится под водой, а другая половина покрыта тропическими лесами.
Судя по окаменелостям, астероид упал в относительно мелководную зону, уничтожив множество животных в эпицентре удара. Он также вызвал мегацунами, которое прокатилось по океану во всех направлениях и достигло берегов Северной Атлантики и южной части Тихого океана, подняв волны высотой более 10 метров (33 футов). В результате удара обломки астероида и земной коры взлетели так высоко, что ненадолго покинули атмосферу, прежде чем вернуться на Землю. При входе в атмосферу они сгорели, превратившись в раскаленные капли, которые вызвали масштабные лесные пожары.
Помимо непосредственных разрушений, столкновение привело к тому, что Земля покрылась густыми облаками из серы, сажи и пыли, заблокировавшими солнечный свет и не дававшими ему проникать на поверхность. Из-за этого планета погрузилась в многомесячную тьму, а наземный фотосинтез прекратился, нарушив пищевую цепочку, что в конечном итоге привело к массовому вымиранию динозавров и многих других видов.
Несмотря на то, что энергия удара Чиксулуба была в 50–200 раз меньше, чем при предыдущем столкновении с кометой S2, он «произвел очень сильное воздействие отчасти потому, что на Земле уже существовала сложная жизнь», — говорит Драбон.
35 миллионов лет назад: кратер Чесапикского залива
Около 35 миллионов лет назад астероид диаметром от 8 до 13 километров врезался в Атлантический океан недалеко от современной Вирджинии на восточном побережье США. Последствием этого события стал ударный кратер Чесапикского залива диаметром 85 километров — самый большой из известных подобных кратеров в США и шестой по величине в мире.
Кратер расположен примерно в 200 километрах (124 милях) к юго-востоку от Вашингтона, округ Колумбия, и был погребен под толщей воды всего за 30 минут, когда вызванные столкновением ударные волны накрыли его и затопили. Его существование не было подтверждено до 1983 года, однако ученые обнаружили его по характерному слою частиц расплавленного стекла, называемых «тектитами», в образцах, взятых в этом месте.
50 000 лет назад: кратер Барринджер
Около 50 000 лет назад астероид диаметром около 46 метров (150 футов) влетел в атмосферу Земли и упал на территорию современной северной Аризоны. Он взорвался с силой, эквивалентной взрыву 2,5 миллиона тонн тротила, и оставил после себя кратер диаметром в три четверти мили, который, возможно, является наиболее хорошо сохранившимся ударным кратером на Земле.
Любопытно, что из-за уже существовавших трещин в слоях породы кратер получился «скорее квадратным, чем круглым», говорит Карета.
Хотя метеоритный кратер Барринджера больше известен как Метеоритный кратер, его научное название дано в честь Дэниела Моро Барринджера, американского горного инженера и геолога-самоучки, который был первым, кто доказал, что кратер на Земле образовался в результате падения астероида, а не в результате вулканической активности или других геологических процессов.
Мнение Барринджера о том, что кратер образовался в результате падения космического тела на Землю противоречило взглядам многих выдающихся ученых его времени. Эта гипотеза была принята лишь более полувека спустя, когда ученые обнаружили сходство в структуре и характерных ударных минералах между кратером Барринджера и кратерами, образовавшимися в результате подземных испытаний ядерного оружия в Неваде во времена холодной войны.
Тем временем, после двух десятилетий безуспешных попыток Барринджера найти метеоритное железо в этом кратере или рядом с ним, в 1929 году добыча полезных ископаемых была прекращена. С 1964 года кратер приобрел новое значение: здесь летчики-испытатели, ставшие астронавтами, тренировались перед высадкой на Луну в рамках программы «Аполлон», отбирая образцы горных пород и испытывая луноходы. Он продолжает использоваться в качестве полигона для анальных лунных миссий, чтобы подготовить астронавтов к будущим космическим исследованиям.
1908 год: Тунгусское явление
30 июня 1908 года массивный космический камень шириной 100 метров (328 футов) взорвался недалеко от реки Тунгуска в Сибири, Россия, что ознаменовало крупнейшее астероидное событие, когда-либо наблюдавшееся на Земле.
Огненный шар распался в воздухе, на мгновение став ярче солнца, и не оставил после себя ударного кратера. Однако, согласно историческим записям, основанным на данных, полученных с помощью несовершенных на тот момент приборов, ударная волна от этого мощного взрыва создала зону разрушений в форме бабочки, в которой погибли стада северных оленей и было повалено около 80 миллионов деревьев.
По свидетельствам местных очевидцев, в малонаселенном регионе в результате этого события погибли по меньшей мере три человека, а еще несколько человек, в том числе те, кто находился за десятки километров от места падения, были сбиты с ног. При разрушении астероида в атмосфере образовалось такое большое количество пыли, что закаты в течение нескольких дней были огненно-красными, а в Азии люди могли читать газеты на улице даже в полночь из-за яркого света.
Несмотря на драматичность этого события, политическая нестабильность, вызванная началом Первой мировой войны в 1914 году и последовавшей за ней революцией в России, препятствовала проведению каких-либо серьезных научных исследований. Лишь в 1927 году — почти через два десятилетия после события — ученые смогли провести тщательное исследование местности.
2013 год: Челябинский метеорит
15 февраля 2013 года еще один астероид размером с футбольное поле упал на Землю недалеко от Челябинска. Удачные видеозаписи, сделанные автомобильными видеорегистраторами, показали, как по небу пронесся яркий светящийся шар, а затем последовала взрывная вспышка, сравнимая по яркости с солнечным светом, когда астероид распался на части всего в 30 километрах над поверхностью.Хотя большая часть энергии астероида была поглощена атмосферой, ударная волна, которую он вызвал, все же привела к травмам у 1500 человек и повреждениям более 7000 квартир и коммерческих зданий.