24.03.2010. - Иридиевые аномалии и "конец света", или Почему динозавры не стали технически развитой расой

Иридиевые аномалии и "конец света", или Почему динозавры не стали технически развитой расой

Землетрясение на Гаити, где погибли сотни тысяч человек, еще раз показало мощь геологических сил нашей планеты. Эти силы передвигают континенты, поднимают ввысь хребты Гималаев, заставляют взрываться вулканические горы. Но эти катастрофы неизмеримо слабее грозных сил Космоса. Похоже, что именно Космос в значительной мере определял направление эволюции жизни на Земле.

Исчезни или адаптируйся

Геологи подразделяют историю Земли на крупные исторические отрезки – эры. Для этого используют не горные породы, а окаменевшие остатки жизни. Границы эр проведены по эпохам заметной смены организмов, когда вымирают древние и появляются новые формы жизни. Глобальные изменения биологических видов в истории Земли позволили выделить археозойскую (древнейшую, 2,5–4,0 млрд. лет назад), протерозойскую (раннюю, 530 млн. – 2,5 млрд.), палеозойскую (древнюю, 250–530 млн. лет), мезозойскую (промежуточную, 65–250 млн. лет), кайнозойскую (новую, 0–65 млн. лет назад) эры истории нашей планеты.

Организмы взаимосвязаны с окружающей средой, образуя экосистемы. Если экосистемы равновесны с биомассой – формы жизни в них не меняются. Так, например, черви и медузы идеально приспособлены к своим экосистемам и поэтому остаются без изменения 2 млрд. лет. Акулы, сформированные 400 млн. лет назад, и сейчас остаются акулами в стабильной экосистеме «Океан». Но резкое изменение природных условий ставит перед организмами проблему: или адаптироваться к новой среде, или исчезнуть.

Сейчас ясно, что смены животного мира связаны с изменением экосистем. Например, динозавры исчезли в конце мелового периода, после длительного периода расцвета и эволюции в мезозойской эре. Животный мир изменился так резко, что геологам пришлось выделить новую эру – кайнозойскую. Но осталась загадка: почему вымерли динозавры, что им помешало эволюционировать дальше, набраться ума, стать технически развитой расой?

В начале ХIХ века выдающийся французский естествоиспытатель Жорж Кювье объяснял смену видов в истории Земли «теорией катастроф», при которых происходила массовая гибель животных. Его оппонентом был тоже выдающийся естествоиспытатель Жан Батист Ламарк, одним из первых заметивший постепенные изменения сходных видов во времени. В дальнейшем эволюционная теория получила мощную поддержку в работах английских ученых – геолога Чарлза Ляйелля и естествоиспытателя Чарлза Дарвина. Поэтому о влиянии катастроф на животный мир планеты ученые почти забыли.

Между тем страшные изменения в экосистемах Земли действительно имели место. Чтобы изменить планетарную экосистему, необходима огромная энергия. И как раз Космос способен катастрофически быстро влиять на экосистемы. Мы полностью зависим от Солнца: его лучистая энергия, поступающая на Землю, в 5000 раз больше внутренней энергии нашей планеты. Огромным запасом кинетической энергии обладают также крупные астероиды.

Открытие «иридиевой аномалии»

Лишь в конце ХХ века человечество начало осознавать опасность «астероидных атак» – падений на Землю крупных метеоритов. Наблюдения за околоземным пространством показали, что довольно крупные небесные тела постоянно проносятся вблизи от нашей планеты. Более тысячи астероидов диаметром до километра пересекают орбиту Земли. Имеются и крупные астероиды диаметрами 10 км и более. Столкновения с такими гигантами происходят примерно один раз за 40 млн. лет. Многочисленные крупные метеоритные кратеры диаметром в сотни километров наблюдаются на поверхности Меркурия, Венеры, Луны, Марса, на спутниках Юпитера. Имеются они и на Земле.

Только полвека назад геологи стали изучать метеоритные кратеры на собственной планете. Сейчас известно более ста крупных метеоритных кратеров диаметром в десятки и сотни километров. Их возраст – от архея до нашего времени – кайнозоя. Удары крупных метеоритов можно сравнить с одновременными взрывами миллионов водородных бомб.

Взрыв Тунгусского метеорита в 1908 году, по мощности равный взрыву тысячи атомных бомб, произошел в пустынном районе Сибири и поэтому не привлек особого внимания. Экспедиция для его изучения была организована только в 1927 году. Но если бы он упал на Голландию или Бельгию, эти страны были бы стерты с лица Земли. Тогда об астероидной опасности заговорили бы значительно раньше.

Хорошо известен «Каньон Дьявола» в Аризоне (США) – яма глубиной 180 и диаметром 1200 м. Возраст его – 30–40 тыс. лет. У индейцев есть легенда, что сюда сошел когда-то «огненный бог». Воронку подобного размера оставляет взрыв мощной водородной бомбы.

О том, что падение астероидов может кардинально изменить экосистемы Земли, геологи задумались лишь после 1980 года, когда американский физик Л.Альварес, геолог У.Альварес и их соавторы опубликовали сенсационные данные об «иридиевой аномалии», обнаруженной в Италии, в тонком 6-сантиметровом слое глины между известняками мезозоя и кайнозоя. Совершенно неожиданно оказалось, что тонкий глинистый прослой между разными геологическими эпохами содержит иридия в 300 раз выше фона! Сейчас эта аномалия обнаружена более чем в 150 разрезах по всему земному шару, на континентах и под водой океанов. Она оказалась глобальной, охватившей всю планету.

Авторы открытия сделали вывод, что иридий имеет внеземное происхождение. Они считали, что его источником была пыль чудовищного взрыва от столкновения Земли 65 млн. лет назад с астероидом диаметром около 8 км. Каменные и железно-никелевые метеориты действительно имеют резко повышенное содержание платины, иридия, осмия, золота. Их содержание достигает граммов и десятков граммов на тонну породы.

Вещдоки теории катастроф

Открытие иридиевой аномалии вызвало интерес к поискам и изучению крупных метеоритных кратеров. Их предложили называть «астроблемами» – звездными ранами на теле Земли. Сейчас две астроблемы возрастом около 65 млн. лет могут рассматриваться как источники иридиевой аномалии.

Одна расположена в Мексике в районе полуострова Юкатан – это Чиксулубская астроблема диаметром 180 км. Магнитометрическая съемка выявила под водой Мексиканского залива кольцевую магнитную аномалию диаметром 600 км, возможно, связанную с этой же структурой. Вторая – Карская астроблема диаметром более 70 км – расположена на Полярном Урале. Геолог М.А.Назаров и его коллеги установили, что карской структуре тоже 65 млн. лет. Возможно, астероиды упали одновременно, поскольку в осадочных породах присутствует только одна аномальная прослойка с иридием.

Имеющийся материал указывает на отчетливую связь между падениями астероидов, платиноидными аномалиями и планетарными изменениями биоты экосистем.

Новая платиноидная аномалия была найдена нами в палеогене. Мы связываем ее с возникновением огромного Попигайского кратера диаметром более 100 км, расположенного на северо-востоке Сибири в бассейне реки Попигай. Возраст астроблемы – 35 млн. лет. В это время происходит вымирание ранних млекопитающих – четырехпалых предков лошадей, сумчатых, лемуров и таких гигантов, как титанотерии. Развиваются плацентарные млекопитающие, предки слонов и обезьян.

Геолог В.Л.Масайтис описал кратер в 1971 году и доказал его метеоритное происхождение. В переплавленных от удара горных породах был обнаружен в огромном количестве мелкозернистый алмаз, в том числе такая его модификация, которая возникает при особо высоком давлении до 150 килобар. Геолог С.А.Вишневский нашел здесь тяжелые модификации кремнезема. Они также образуются при давлениях около 100 килобар. Эти минералы возникают в условиях страшных взрывов, сопровождающих возникновение астроблем.

Наши работы в Якутии показали, что она «заражена» магнитным минералом – маггемитом. Маггемита оказалось так много, что он мешал проводить аэрогеофизический поиск кимберлитов, создавая ложные магнитные аномалии, сходные с аномалиями алмазоносных трубок. Маггемит считается минералом редким. При нагревании выше 220 градусов маггемит теряет структуру магнетита и превращается в немагнитный гематит.

Но маггемит Восточной Сибири не терял магнитности при прокаливании. Поэтому мы назвали его «стабильным маггемитом». Стабильность была обусловлена тем, что он возник не при окислении магнетита, а при природном высокотемпературном прокаливании гидроксида железа.

Почему минералы были прокалены до высоких температур? Может быть, причина – лесные пожары? Но леса горят повсеместно, а маггемит минерал редкий и встречается в почвах в ничтожном количестве. А вот Якутия буквально завалена маггемитом. Иногда в промывочном лотке здесь накапливается более килограмма ржаво-бурых зерен.

«Заражение» Восточной Сибири маггемитом произошло при взрыве Попигайского астероида. Анализы показали также, что минерал резко обогащен благородными металлами.

В Италии и Антарктиде ранее были найдены иридиевые аномалии в породах возрастом в 35 млн. лет. Теперь ясно, что источником платиноидных элементов и золота в этих аномалиях был взрыв Попигайского астероида. Это значит, что катастрофа на границе эоцена и олигоцена носила глобальный характер.

Космические платина и золото

Два железо-каменных астероида диаметром ориентировочно в 6 км (для Карской) и 8 км (для Чиксулубской) астроблем весили более триллиона тонн. Это значит, что на поверхности Земли 65 млн. лет назад было распылено более миллиона тонн платины, иридия, осмия, золота. На континентах в прослое глины на небольшой глубине лежат сотни тысяч тонн благородных металлов. Попигайский астероид имел 5–6 км в диаметре и тоже принес не менее сотни тысяч тонн платиноидов и золота. Кстати, все запасы платины и золота в разведанных месторождениях Земли не превышают 50 тыс. тонн!

Космической платины на Земле очень много. В 2001 году геолог Х.Х.Лайпанов из московского Центрального научно-исследовательского горно-разведочного института (ЦНИГРИ) нашел в предгорьях Северного Кавказа образцы породы с высоким содержанием золота и иридия. В них содержалось до 2 г иридия и до 0,5 г золота на 10 кг речного песка. Лайпанов установил, что золото-иридиевая аномалия обозначает границу мезозоя и кайнозоя на Северном Кавказе.

На Мангышлаке содержание иридия в глинах достигает 0,5 г на тонну породы. Содержание благородных металлов в прослое неоднородное, поэтому возможен поиск «пятен», обогащенных платиноидами. Зоны с высоким содержанием космических платиноидов и золота следует искать и в районе Попигайского кратера.

Это означает, что на Земле, на границе мезозоя и кайнозоя, возник новый тип месторождений платиноидов и золота – космический. Возможен он и в Попигайской астроблеме, на границе эоцена и олигоцена. Напомню, что россыпи золота или платины считаются рентабельными к отработке при содержании всего 0,1 г металла на тонну породы. В глине на контакте между мезозоем и кайнозоем содержание платиноидов может быть значительно выше. Возможна дешевая отработка пласта гидравлическим методом, путем размыва глины и гравитационного обогащения пульпы.

Знание порождает печаль

Конечно, хорошо, что Космос принес на Землю миллионы тонн благородных металлов. Отрадно, что в момент ужасной катастрофы по планете бродили не люди, а динозавры. Удар из Космоса погубил древних ящеров, но дал зеленый свет развитию млекопитающих, в том числе приматов. Иначе говоря, космическая катастрофа направила эволюцию жизни по новому пути и породила человека.

Но у Космоса своя логика. Недавно NASA распространило мрачноватую информацию об астероиде «Апофис» (подробнее об «Апофисе» см. «НГ-науку» от 13 января 2010 года). В 2029 году это небесное тело диаметром более километра пройдет на расстоянии всего 36 000 км от Земли. Если это расстояние чуть-чуть уменьшится, то астероид может изменить орбиту под влиянием земного притяжения. В этом случае в 2036 году астероид ударит по Земле в экваториальной зоне нашей планеты, в районе Американского континента...

Любопытно узнать, потребуются ли людям новые «златыя горы» в случае падения астероида или им проще выпить «реки полныя вина» в ожидании 2036 года?

2010-03-24 / Александр Михайлович Портнов - доктор геолого-минералогических наук, профессор, академик РАЕН.

http://www.ng.ru/science/2010-03-24/14_asteroids.html