Пыль от падающих метеоритов, вероятно, охладила климат Земли, что привело к увеличению жизни в океанах.
Почти полмиллиарда лет назад произошло что-то загадочное, что вызвало одно из самых важных изменений в истории жизни на Земле. Внезапно произошел взрыв видов, при этом биоразнообразие беспозвоночных животных увеличилось с очень низкого уровня до чего-то похожего на то, что мы наблюдаем сегодня. Наиболее популярное объяснение этого «Великого ордовикского события биоразнообразия» состоит в том, что оно было результатом неприятно горячего остывания Земли и, в конечном итоге, перехода в ледниковый период.
Но что на самом деле вызвало изменение температуры? В нашей новой статье, опубликованной в журнале Science Advances, мы показываем, что его начало точно совпало с крупнейшим задокументированным распадом астероида в поясе астероидов за последние два миллиарда лет, вызванным столкновением с другим астероидом или кометой. Даже сегодня почти треть всех метеоритов, падающих на Землю, образовалась в результате распада этого 150-километрового астероида между Юпитером и Марсом.
Наши данные получены в результате детальных исследований донных отложений ордовикского периода (485-443 миллиона лет назад), обнаженных в Киннекулле на юге Швеции и на реке Линна недалеко от Санкт-Петербурга в России. В карьере в Киннекулле мы нашли более 130 «ископаемых метеоритов», упавших на Землю в далеком прошлом, которые застряли в отложениях морского дна и сохранились так же, как ископаемые останки животных.
Все эти ископаемые метеориты диаметром до 20 см, кроме одного, имеют одинаковый состав; так что все они осколки от одного и того же столкновения. Действительно, они состояли из того же материала, что и большой астероид, расколовшийся в то время в поясе астероидов. Другой метеорит, вероятно, образовался из меньшего тела, столкнувшегося с большим астероидом.
Мы знаем, что столкновение с астероидом произошло 466 миллионов лет назад. Это можно датировать, глядя на изотопы (варианты химических элементов с разным числом нейтронов в ядре) в недавно упавших метеоритах в результате распада ордовикского астероида. Следовательно, ископаемые метеориты в карьере должны представлять собой материал, который был доставлен на Землю сразу после распада. И учитывая большое количество метеоритов, которые мы нашли на морском дне, мы можем оценить, что поток метеоритов на Землю должен был быть на порядки выше, чем сегодня.
Но откуда мы знаем, что эта бомбардировка создала огромное количество пыли, понизившей температуру? Мы также изучили распределение в осадочных толщах очень мелкозернистой микрометровой пыли. Мы смогли определить, что она имеет внеземное происхождение, обнаружив гелий и другие вещества, содержащиеся в отложениях, что можно было объяснить только тем, что солнечный ветер бомбардировал пыль, обогащая ее этими элементами на пути к Земле..
Наши результаты ясно показывают, что огромное количество мелкозернистой пыли достигло Земли вскоре после распада. А геологические данные показывают, что вскоре после появления пыли уровень моря во всем мире резко упал - начало ледникового периода. Это произошло потому, что морская вода была перенесена в высокие широты, где образовались большие ледяные щиты.
Результат был совершенно неожиданным: в течение последних 25 лет мы опирались на очень разные гипотезы в плане понимания того, что происходило в этот период. Например, хотя мы подозревали, что событие диверсификации каким-то образом связано с распадом астероида, мы полагали, что многие маленькие астероиды, которые также достигли Земли в результате распада, а не пыли, имели какое-то отношение к изменениям. Только когда мы получили последние измерения гелия, все встало на свои места.
Уроки исследования климата
Глобальное потепление продолжается из-за выбросов углекислого газа, причем наибольшее повышение температуры наблюдается в высоких широтах. По данным Межправительственной группы экспертов по изменению климата, мы приближаемся к ситуации, напоминающей условия, существовавшие до столкновения с астероидом 466 миллионов лет назад. Очевидно, что продолжение этого пути не пойдет на пользу биоразнообразию.
В последнее десятилетие или около того исследователи обсуждали различные искусственные методы охлаждения Земли в случае крупной климатической катастрофы. Одним из решений было бы размещение астероидов, очень похожих на спутники, на орбиты вокруг Земли таким образом, чтобы они непрерывно выделяли мелкую пыль и, следовательно, частично блокировали нагревающийся солнечный свет.
Наши результаты впервые показывают, что такая пыль временами резко охлаждала Землю, что дает надежду на то, что это может быть жизнеспособным искусственным решением. Наши исследования могут дать более подробное эмпирическое понимание того, как это работает, что можно использовать для создания и оценки компьютерных моделей таких событий.
Но в обозримом будущем нет другого способа справиться с изменением климата, кроме как сократить выбросы углекислого газа. В конечном счете, это единственный способ сохранить впечатляющий рост разнообразия жизни, который произошел все эти миллионы лет назад.
Биргер Шмитц - профессор ядерной физики Лундского университета.