31.05.2026. - Каково было бы пережить астероидный апокалипсис

Каково было бы пережить астероидный апокалипсис

Огромный тираннозавр рекс шагает по хвойным деревьям своей территории, обнюхивая воздух. Она улавливает запах туши мертвого рогатого динозавра, трицератопса, которым питалась вчера. Она подходит и снимает с себя еще несколько кусочков мяса, но запах отвратителен даже для нее.

Она спускается к озеру, чтобы напиться, и в воду заползают маленькие крокодилы и черепахи. Но она почти не замечает их. Больше интереса вызывает бронированный динозавр, анкилозавр, скрывающийся неподалеку. Однако она знает, что этого динозавра будет нелегко убить, и она не настолько отчаянно нуждается в еде, чтобы рисковать вступать в бой. Она и не подозревает, что впереди ее ждут более серьезные опасности. Она поднимает взгляд и видит яркий свет, стремительно несущийся вниз, сопровождаемый слабыми тресками и шипением.

Наша тираннозаврша обладает превосходным слухом, позволяющим улавливать низкочастотные звуки, и её беспокоят вибрации, которые она чувствует. Но её беспокойство длится лишь мгновение. В одно мгновение она сгорает дотла, и её мир меняется навсегда.

Всё это произошло 66 миллионов лет назад, когда огромный астероид, как известно, столкнулся с Землёй в районе нынешнего Карибского моря. В конце мелового периода уровень моря был на 100–200 метров выше, чем сегодня, поэтому берега Карибского моря находились далеко вглубь материка, на востоке Мексики и юге Соединенных Штатов. Столкновение произошло исключительно в этих водах.

Это событие вызвало мгновенные изменения на нашей планете и в её атмосфере и привело к вымиранию динозавров и примерно половины других видов на Земле. Но каково было бы пережить такое гигантское столкновение? Что бы вы увидели, услышали или почувствовали? И как бы вы умерли — или выжили?

Будучи экспертами в области метеоритики и палеонтологии соответственно, мы создали подробную хронологию, основанную на десятилетиях исследований, чтобы перенести вас прямо туда. Итак, начнем с путешествия во времени к самому последнему дню мелового периода.

За день до столкновения

Все спокойно, и меловой день проходит как обычно. В месте, которое вскоре станет эпицентром, приятно тепло, около 26°C, и влажно. Так часто бывает. Примерно неделю астероид был виден только ночью. Поскольку гигантский камень движется прямо к Земле, он выглядит как неподвижная звезда. У него нет драматического хвоста; это каменистый астероид, а не комета.

В последние 24 часа свет становится видимым днем. Но он все еще выглядит как звезда или планета, становясь ярче в последние несколько часов перед столкновением.

T равно 0: столкновение

Если бы вы находились поблизости, вы бы сначала стали свидетелем короткого светового и звукового шоу. За несколько минут или секунд до столкновения вы бы увидели яркий огненный шар и сопровождающие его потрескивания или шипение. Это шипение является результатом фотоакустического эффекта: интенсивный свет огненного шара нагревает землю, которая затем нагревает воздух над ним, вызывая ударные волны, или звук.

Затем раздается оглушительный звуковой удар, который происходит потому, что астероид движется быстрее скорости звука. Но астероид настолько огромен, возможно, 10 км в диаметре, что он почти наверняка упадет на землю раньше, чем любое живое существо вблизи зоны удара успеет укрыться.

Огромная энергия астероида образует кратер в результате ряда процессов, которые в совокупности занимают всего несколько секунд. При столкновении астероида с поверхностью его кинетическая (движущаяся) энергия мгновенно передается на поверхность в виде комбинации кинетической, тепловой (тепловой) и сейсмической энергии (высвобождаемой во время землетрясений). Это приводит к возникновению серии ударных волн, которые нагревают и сжимают как астероид, так и его цель.

По мере распространения ударных волн породы раскалываются, разрушаются и выбрасываются, образуя чашеобразное углубление, или временную полость, примерно через десять секунд после удара. Тепло и сжатие также плавят и испаряют большие объемы материала, включая сам астероид, высвобождая фонтан раскаленного пара (его температура превышает 10 000 К, или 9726,85 °C).

В течение следующих нескольких секунд полость увеличивается в размерах, во много раз превышая диаметр первоначального астероида. Моделирование показывает, что примерно через 20 секунд после удара глубина временной полости достигает не менее 30 км — это глубже, чем самая большая известная на данный момент глубина на Земле, 11-километровая долина Челленджер-Дип, часть Марианской впадины в Тихом океане. Край кратера имеет высоту более 20 км — более чем в два раза превышающую высоту горы Эверест (8900 м).

Но это огромное образование существует менее минуты, прежде чем начинает обрушиваться. В течение трех минут после удара центр кратера поднимается, образуя вершину высотой в несколько километров. Вершина существует всего около двух минут, прежде чем снова обрушиться в кратер.

Будь то динозавр или жук-навозник, если бы вы находились рядом с временной полостью, вас бы мгновенно сожгло взрывом. Но даже если бы вы находились на расстоянии до 2000 км от эпицентра, вас, вероятно, быстро убило бы тепловое излучение и сверхзвуковые ветры, распространяющиеся от места удара.

Пять минут после удара

Через пять минут после столкновения ветер «утих» до уровня урагана 5-й категории, сравняв с землей все в радиусе примерно 1500 км от места удара. Уничтожив все, что еще не сгорело. Температура атмосферы в регионе поднялась до более чем 500 К (226,85 °C). Это ощущалось бы как в печи — вызывая ожоги, тепловой удар и смерть. Древесина и растительность воспламеняются, создавая пожары повсюду.

Поскольку астероид упал в море, атмосфера также наполнена перегретым паром, что делает ураганные ветры еще более смертоносными.

Затем приходят приливные волны, вызванные огромным количеством перемещенных горных пород и воды. Эти 100-метровые мегацунами сначала обрушиваются на берега того, что сейчас является Мексиканским заливом, затопляя сушу, а затем, отступая, оставляют после себя огромное количество обломков.

К настоящему моменту кратер почти достиг своих окончательных размеров — 180 км в поперечнике и 20 км в глубину. Но образование огромной ямы в земле — не единственное последствие удара. Все камни и пар, выброшенные во время столкновения, должны были куда-то деться. В нескольких местах Северной Америки видно, что обломки размером в метр от удара были отброшены на сотни километров.

Таким образом, если бы вы находились в 2000–3000 км от эпицентра и пережили первые несколько секунд, вы, скорее всего, погибли бы от перегрева, землетрясений, ураганов, пожаров, цунами или от попадания расплавленного металла.

Но что происходит гораздо дальше? В первые пять минут после удара динозавры, бродившие по меловым лесам современной Китая или Новой Зеландии, пока остаются нетронутыми.

Но скоро это изменится.

Плюс час

Ударные волны на суше и море — лишь незначительные неудобства по сравнению с огнем, который все еще распространяется с неба. Часть энергии удара передалась в атмосферу, нагревая воздух и пыль до состояния раскаленного пламени.

Через час после удара земной шар охватил пылевой пояс. Отложения затвердевших расплавленных капель (ударных сфер) и минеральных зерен были обнаружены во многих местах от Новой Зеландии на юге до Дании на севере. В этих местах вы бы не заметили цунами вокруг Америки или лесных пожаров, но небо, безусловно, начало бы темнеть.

Плюс день

К настоящему времени огромные цунами движутся на восток через Атлантический океан и на запад через Тихий океан, входя в Индийский океан с обеих сторон.

Их высота по-прежнему составляет около 50 метров, вызывая гибель людей и разрушения на многих побережьях по всему миру. Для сравнения, цунами 2004 года, произошедшее в День подарков, достигало высоты до 30 метров. Цунами убивают рыбу и морских обитателей, которых выносит на берег, а затем сбрасывает обратно, точно так же, как они уничтожают прибрежные деревья и топят наземных животных. Но цунами постепенно утихают и, вероятно, не уничтожают целые виды — по крайней мере, сами по себе.

Ураганные ветры также стихли, но ветры силой тропического шторма поднимают обломки и вызывают дальнейший хаос и разрушения в районах, пострадавших от цунами. Горячее небо также провоцирует лесные пожары по всему миру, которые, в свою очередь, выносят в атмосферу все больше сажи. Сажа, оставшаяся после этих пожаров, была обнаружена в виде частиц углерода в отложениях границы K-Pg — тонкого глинистого слоя возрастом 66 миллионов лет.

Далее, на территории современной Европы и Азии, небо продолжает заполняться пылью и сажей, как и повсюду. Температура начинает падать, поскольку солнечный свет блокируется. Деревья и растения в целом, включая фитопланктон, замирают, как будто на зиму, не в силах фотосинтезировать. Любые животные, зависящие от теплых условий, в конечном итоге затаиваются и погибают.

Температура плюс неделя

Становится все темнее и темнее. Моделирование солнечной радиации, достигающей поверхности Земли после удара, показывает, что примерно через неделю солнечный поток (количество тепла и света на определенной площади) составляет лишь одну тысячную от того, что было до удара. Это вызвано частицами пыли и сажи в атмосфере.

Продолжающееся снижение уровня освещенности сопровождается глобальным падением температуры поверхности как минимум на 5°C. Это означает, что большинство динозавров и других крупных летающих и плавающих рептилий, вероятно, погибнут от замерзания в течение первой недели (более мелкие рептилии с более медленным метаболизмом или более гибким рационом питания могут прожить дольше). Понижение температуры и облачность также приводят к дождю. Но не к любому дождю. По всей Земле выпадают кислотные дожди.

Кислотные дожди образуются по двум отдельным механизмам. Первый связан с геологией области удара. Астероид случайно столкнулся с областью осадочных пород, богатых серой, которая испарилась, в результате чего оксиды серы (кислотные и едкие газообразные соединения, состоящие из серы и кислорода) стали частью плазменного шлейфа, выброшенного в атмосферу. Во-вторых, энергия столкновения оказалась достаточной, чтобы превратить азот и кислород в оксиды азота — высокореактивные газы, способные образовывать смог.

Понижение температуры в конечном итоге приводит к конденсации водяного пара в капли, а оксиды серы и азота растворяются, образуя серную и азотную кислоты. Этого достаточно для резкого падения pH. Ранние модели предполагают, что pH дождя может быть всего 1 — такая же кислотность, как у аккумуляторной кислоты.

На данном этапе Земля находится в очень плохом состоянии. Гниющая растительность, удушающий дым и серные аэрозоли в совокупности создают на планете зловоние. Растения и животные на суше и в мелководных морях, пережившие темноту и холод, погибают от едких кислотных дождей и закисления океана. Кислотные дожди также убивают деревья, вымывая из почвы питательные вещества, такие как кальций, магний и калий. Морские моллюски, ракообразные и кораллы, обитающие на мелководье, также погибают, поскольку кислая морская вода разрушает их скелеты.

Плюс год

Ветер стихает, лесные пожары гаснут, и океаны снова успокаиваются. Может показаться, что столкновение с астероидом — это всего лишь шрам на дне океана. Но его последствия все еще разрушительны. Атмосфера все еще наполнена пылью, и солнце не светило уже год. Температура продолжает падать, средняя температура поверхности сейчас на 15°C ниже, чем до удара. Наступила зима.

Любые динозавры или морские рептилии, пережившие первую неделю морозов, вскоре бы погибли. Через год после удара остались только гниющие скелеты этих гигантов. Кое-где более мелкие животные, такие как млекопитающие размером с крысу и насекомые, прячутся в расщелинах, едва выживая за счет своих запасов и разлагающихся растений.

Действительно, этот год оказался неудачным для жизни на Земле: более 50% растений вымерли из-за холода и недостатка солнечного света. Аналогичные потери произошли и среди наземных животных и видов в закисленных мелководных морских водах.

Хотя большинство групп растений и многие современные группы насекомых, рыб, рептилий, птиц и млекопитающих восстанавливаются достаточно быстро, ситуация для других видов выглядит неблагоприятной. Динозавры и птерозавры, обитавшие на суше, вымерли, как и многие морские рептилии, аммониты, белемниты и двустворчатые моллюски-рудисты в океанах. Аммониты и белемниты занимают высокие позиции в пищевых цепях и поэтому страдают не только от холода и закисления, но и от потери обильных пищевых ресурсов, таких как более мелкие морские организмы.

Десять с лишним лет

Земля всё ещё находится во власти суровой зимы. Хотя большая часть серы выпала из атмосферы в виде осадков, частицы пыли и сажи остаются. Средняя температура поверхности по-прежнему примерно на 5 °C ниже, чем до удара стихии. Основные океаны не замерзли, но внутренние озера и реки по всему миру покрыты льдом.

Выжившие группы растений и животных, такие как черепахи, мелкие крокодилы, ящерицы, змеи, некоторые наземные птицы и мелкие млекопитающие, вновь заселяют Землю. Но они вынуждены отступать в ограниченные относительно безопасные районы, расположенные далеко от места удара. Эти районы теперь получают достаточно солнечного света для фотосинтеза растений и фитопланктона. Поскольку листья и семена составляют основу пищевых цепей на суше и в море, жизнь начинает восстанавливаться.

В конце концов, жизнь возвращается на опустошенные ландшафты, но экосистемы сильно изменились, и динозавров больше нет.

+66 миллионов лет

Сегодня, спустя 66 миллионов лет после удара, следы столкновения скрыты в геологических пластах, и ученые начали их расшифровывать. Впервые свидетельства удара были обнаружены в 1980 году. В своей классической работе Луис Альварес, физик, лауреат Нобелевской премии, и его соавторы описали внезапное обогащение иридием в определенном глинистом слое в Дании и Италии.

Иридий редко встречается в поверхностных породах, поскольку большая его часть была сосредоточена в ядре Земли при её формировании. Однако иридий обнаруживается в метеоритах, и Альварес и его коллеги предположили, что скорость накопления металла в осадочных породах была настолько высока, что он мог образоваться только в результате удара гигантского метеорита.

Поскольку ученые наблюдали пик содержания иридия только в двух местах, гипотеза об ударе метеорита была отвергнута многими учеными в то время. Однако в 1980-х годах пики содержания иридия были обнаружены в глинистых слоях во всё большем количестве мест — в иле, отложившемся на суше, в озерах, в море.

Подтверждение гипотезы о столкновении с земной корой усилилось после обнаружения в 1991 году кратера правильного возраста. Кратер погребен под более молодыми породами, но хорошо виден на геофизических снимках; он наполовину расположен на суше на полуострове Юкатан в Мексике, а наполовину — в море. С 1990 года количество свидетельств столкновения увеличилось, особенно после того, как ученые обнаружили, что в конце мелового периода действительно произошло резкое похолодание.

В общей сложности, по оценкам, половина видов растений и животных, живших в конце мелового периода, исчезла. Ранее считалось, что выжившие группы, такие как многие растения, насекомые, моллюски, ящерицы, птицы и млекопитающие, каким-то образом избежали последствий. Но детальное исследование показывает, что это не так — все они сильно пострадали.

Однако, по случайности или удаче, достаточное количество особей и видов смогли пережить холод и отсутствие пищи или находились в тех частях мира, где последствия были менее экстремальными. По мере возвращения мира к нормальной жизни у них появилась возможность быстро расширить свои прежние ниши, а также занять пространство, освобожденное вымершими группами. Фактически, одним из важных последствий вымирания динозавров, хищников высшего порядка в период их расцвета, стало успешное распространение и эволюция млекопитающих.

Когда Альварес и его коллеги впервые описали падение температуры после удара астероида, они назвали это «ядерной зимой», отражая политический климат начала 1980-х годов. Сейчас мы, возможно, больше склонны описывать последствия глобального изменения климата — аналогичные события в настоящее время являются результатом увеличения содержания углекислого газа в атмосфере (наводнения, колебания температуры).

Хорошо осознавать, что без столкновения с астероидом приматы, возможно, никогда бы не достигли того уровня, на котором мы находимся сегодня. Но не менее важно учитывать, что современные люди вызывают некоторые из тех же изменений в атмосфере, которые в конечном итоге уничтожили наших предков-рептилий и могут однажды привести и к нашей собственной гибели.

Источник