Взрыв астероида мощностью в сто миллионов мегатонн на долгие годы погрузил Землю в гулкий мрак, уничтожив всех крупных животных независимо от вулканической активности.
Шестьдесят шесть миллионов лет назад все наземные виды животных, обитающие вне нор, вымерли. За это пытались сделать виновными колоссальные по масштабу извержения декканские вулканы и взрыв астероида. Теперь очевидно, что вулканы ни при чём, и мы ниже расскажем почему.
Пятнадцать-двадцать лет назад многие исследователи, а в России таковые… естьСегодня утверждают, что динозавры исчезли из-за неспособности конкурировать с млекопитающими. По их словам, те уничтожали яйца ящеров и другими путями препятствовали их существованию, что привело к постепенному исчезновению динозавров.
Динозавры были конкурентами млекопитающим, но всё же исчезли.
В последние годы стало очевидно, что большая часть динозавров была теплокровной. частопокрытыми перьямиОни были довольно быстрыми. С холоднокровными ящерами из «Парка юрского периода» их мало что объединяло. Благодаря специфическому скелету с воздушными полостями и необычной дыхательной системе, динозавры могли достичь большего размера, чем любое наземное млекопитающее.
В отличие от современных птиц, часть древних динозавров имела зубастые клювы, напоминавшие страуса, но весом до десятков тонн. Именно поэтому млекопитающие оставались ночными животными до вымирания наземных динозавров. От страуса можно было убежать, а от многотонного хищника с зубами — сложно было защититься. Более крупные соперники не давали им шансов на дневное доминирование.
Палеонтологи доказали, что количество видов наземных динозавров (без птиц) было большим до 66,04 миллиона лет назад, а затем почти сразу стало равным нулю. Также 93% видов млекопитающих… приказалиДолгое время существовать в один и тот же момент – вот что отличает нас, например, от редких выживших видов. Из этого следует, что млекопитающие не вытеснили наземных динозавров из-за превосходства, а потому что те погибли вследствие внешних событий.
Искатели убийцы. Вулканы, или пять миллиардов Хиросимов.
Примерно тогда же произошли две катастрофы, которые могли бы объяснить Великое вымирание. На Индостане полтора миллиона квадратных километров зальёт толстым слоем лавы (сегодня это Декканские траппы). Выброс в атмосферу большого количества диоксида серы — мощного антипарникового газа, также имел место.
Эффективно блокируя солнечный свет, вулканическое извержение устроило на планете зиму. Извержение, которое сформировало Декканские траппы, было исключительно сильным. В связи с этим ряд ученых предположил, что и последующая вулканическая зима была такой же мощной. Холод способен уничтожать виды: большинство крупных вымираний на Земле происходит именно из-за резкого снижения температур.
Примерно 66 миллионов лет назад планета столкнулась с другой катастрофой, способной уничтожить крупных животных. На полуострове Юкатан упал астероид Чиксулуб диаметром не менее десяти километров. В момент столкновения большого тела со скоростью множества километров в секунду с твердыми породами произошел взрыв мощностью… оцениваетсяВ сто миллионов мегатонн (примерно пять миллиардов Хиросим). Крупный удар астероида поднял огромные массы пыли в стратосферу, спровоцировав астероидную зиму.
Астероид предоставляет ряд дополнительных угроз: кроме пыли, в атмосферу вырываются и крупные фрагменты, набирающие скорость до километров в секунду и совершающие суборбитальный полет. Возвращаясь со скоростями до 6 км/с, фрагменты сильно нагреваются. Некоторые из них — самые крупные и пористые — дают вторичные взрывы в атмосфере, другие — мельче и плотнее — падают на землю раскаленными докрасна. Одновременно 100 миллионов мегатонн вызвало сильнейшее цунами. Но все эти эффекты второстепенны по сравнению с астероидной зимой, которая по расчетам куда опаснее для биосферы, чем глобальный огненный дождь или охватившая все океаны планеты высокая волна.
Вымирание могло быть вызвано как вулканической, так и астероидной зимой. Чтобы понять, какой именно из факторов был основной, необходимо выяснить, что произошло первым. Извержение Декканских траппов, похоже, началось за несколько десятков тысяч лет до вымирания динозавров, хотя в полную силу пошло уже после него. Определить причину вымирания с помощью дат невозможно: необходимы дополнительные показатели.
Все моря стали кислыми моментально, кто-то это сделал.
Международная группа ученых решила ответить на этот вопрос, изучив отложения былого морского дна. Найденные образцы глин возрастом 66,04 миллиона лет, включая один толстый (и информативный), находятся на территории современной Голландии. В этих отложениях содержатся оболочки морских одноклеточных с маленькой ракушкой — фораминифер. Авторы новой работы… изучилиИзменения уровня бора в отложениях отражали колебания кислотности морей, поскольку накопление этого элемента в раковинах моллюсков зависело от pH.
Новая работа указывает на то, что pH за последние 100 тысяч лет мелового периода был крайне стабилен. Это неожиданно: за последние 20 тысяч лет кислотность океанов менялась достаточно быстро. Такая вариация связана с реакцией кислотности океана на содержание CO2 в атмосфере: при теплом климате в воздухе больше CO2, при холодном — меньше. Таким образом, конец эры динозавров отличался удивительной стабильностью климата без резких колебаний, характерных для нашего времени.
Ученые считают, что стабильность кислотности морей исключает возможность того, что Декканские траппы стали причиной вымирания динозавров. Если бы извержения вызвали глобальную вулканическую зиму, pH не мог оставаться неизменным. Диоксид серы выпадает в виде кислотных дождей. Тридцать тысяч лет между извержениями Декканских траппов и исчезновением динозавров не сопровождались резким увеличением таких дождей. Следовательно, масштаб тогдашних извержений был недостаточно велик, чтобы повлиять на климат и спровоцировать вымирание.
66,04 миллиона лет назад произошла резкая смена старой стабильности. За период не более тысячи лет pH океанов снизился на 0,25, как свидетельствуют остатки бора в осадочных породах. Стоит отметить: тысяча лет — это максимально допустимый срок, ведь событие могло произойти быстрее. Более точную датировку затрудняют сами осадочные породы.
О чем говорят закисленные океаны
Может показаться, что 0,25 — не много. Такой уровень закисления редко способен убить морских обитателей сам по себе. Двадцать лет назад многие били тревогу о том, что закисление океанов приведёт к массовой гибели организмов с раковинами и известковыми скелетами (от моллюсков до кораллов). Считалось, что подкисленная вода начнёт растворять их раковины и скелетные структуры.
Сейчас признано, что это — существенное преуменьшение. В действительности, многое… организмыОрганизмы, строящие свой организм с помощью карбонатов, способствуют закислению океанов. выигрываютСкорость роста и захвата кальция для построения скелетных структур в закисленной воде заметно увеличивается. С 1751 по 1996 год рост кислотности снизил pH океанов с 8,25 до 8,14. Параллельно, вопреки модным прогнозам о «растворении» организмов с карбонатными скелетами в подкисленных морях, биомасса кокколитофорид выросла на 40%.
Некоторые виды кораллов, ранее считавшиеся находящимися под угрозой исчезновения из-за кислотности морей, лучше растутВ сильно закисленной (pH 7,3) воде существа достигают размеров втрое больше тех, что наблюдаются в незакисленных морях.
Увеличение кислотности океанов – важный показатель изменений на планете. Авторы нового исследования подсчитали: закисление в первую тысячу лет после падения астероида Чиксулуб говорит о резком изменении состава атмосферы. До мощнейшего астероидного взрыва СО2 в атмосфере было 900 частей на миллион, а сразу после стало 1600 частей на миллион. Это значительный скачок.
Увеличение содержания CO2 само по себе не может спровоцировать вымирание. Земля уже переживала более значительные скачки концентрации CO2. Примерно 10-15 тысяч лет назад колебания уровня CO2 происходили неоднократно. Пятьдесят с лишним миллионов лет назад, во время палеоцен-эоценового термического максимума, уровень CO2 в атмосфере… поднялсяУровень кислотности океанов увеличился примерно в два раза, достигнув показателей выше тех, которые были во время вымирания динозавров. Снижение pH океанов составило 0,28 — больше, чем после падения метеорита Чиксулуба.
Впреки этому количество видов на планете не только не уменьшилось, но и стремительно увеличилось. Следовательно, вымирание динозавров не было вызвано «приливом» углекислого газа. Вероятнее всего, само исчезновение спровоцировало этот «прилив».
О чем рассказал взлетевший СО2
Атмосферный углекислый газ может выступать как фактором глобальных перемен, таких как текущее потепление, так и следствием этих же перемен.
Современные данные свидетельствуют, что после падения метеорита Чиксулуб у Земли установились на 80 лет пониженные температуры. Исследование 2016 года показало, что в атмосферу тогда… попало325 миллиардов тонн сероводорода могли бы произвести до триллиона тонн диоксида серы.
Сначала кажется, что этого немного: сейчас в атмосфере больше трех триллионов тонн такого же СО2. Однако серные соединения, поднятые взрывом астероида на высоту, заслоняют солнце своими облаками. на самом деле эффективно. Расчеты показываютДаже при попадании всего лишь сто миллиардов тонн серы в атмосферу от взрыва астероида остужение планеты было бы значительным.
Через три года после катастрофы средняя температура должна была снизиться на 27°С. Это означает, что с нормальных для мелового периода плюс 22°С она опустилась до минус 5°С. При втрое большем выбросе серы глобальное похолодание должно было быть значительно сильнее, но насколько именно – неизвестно. Поэтому расчет проведем только для 100 миллиардов тонн. Может ли падение средней температуры на 27°С стать причиной страшных последствий и массового исчезновения видов?
В Москве сейчас средняя годовая температура около плюс 6 °C. Уменьшение её на 27 градусов приведет к превращению московского климата в климат, аналогов которому в Северном полушарии нет. На побережье Антарктиды температура колеблется от минус 10 °C до немного более низких значений. Минус 20 °C — это климат внутренних частей Антарктиды, где даже пингвинов нет. Там вообще отсутствуют крупные животные, да и мелких многоклеточных организмов недостаточно. В случае повторения «чиксулубской зимы» зона Москвы стала бы необитаемой.
Можно возразить, что Москва не самый лучший город для жизни и что средняя температура на планете сейчас плюс 15 градусов Цельсия. Это на 7 градусов ниже, чем в конце эры динозавров. Падение на 27 градусов сделало бы среднюю температуру Земли равной минус 12 градусов Цельсия. Такому климату легко найти аналог: Земля Франца-Иосифа, где средняя годовая температура именно минус 12 градусов Цельсия.
В среднем планета стала бы заметно холоднее, чем нынешний остров Врангеля, но не холоднее самых северных российских островов. На Земле Франца-Иосифа встречается меньше трех десятков видов птиц и млекопитающих, для остальных слишком холодно.
В настоящий момент самое тёплое место на планете — это… имеетСреднегодовая температура составляла плюс 34 градуса Цельсия. Падение на 27 градусов – это среднегодовые плюс 7 градусов, примерно столько же, как в Саратове. На первый взгляд, в тропических оазисах динозавры могли бы выжить.
По расчётам исследователей, теплее всего после астероидной зимы было над морями. Благодаря большой теплоёмкости воды там не могло сильно похолодать, и средняя температура над открытым океаном составляла плюс 5,9 градуса Цельсия.
Над сушей температура падала сильнее: в самый холодный год астероидной зимы она достигала -32 °C. В тропических регионах континентов, где до Чиксулуба средняя годовая температура составляла +27 °C, после катастрофы понизилась до -22°C — уровня, который сейчас характерен для внутренних районов Антарктики. Полное восстановление дочи Hsuлубовских температур было возможно только через как минимум три десятилетия астероидной зимы.
После удара Чиксулуба средняя температура Земли в течение пяти лет не превышала нуля градусов. Из этого следует, что крупные животные выжить там не могли. В мезозое царило тепло, даже нынешние Антарктида и Арктика имели умеренный климат, сравнимый с московским современным.
Создание пятилетней зимы в таких местах, выживут только растения тундры, означает уничтожение практически всех взрослых растений. Семена в почве могут сохраниться – так и произошло: покрытосеменные сравнительно быстро восстановились, но за пять лет зимы без растительной пищи умрут почти все травоядные. Чем крупнее будут травоядные, тем быстрее погибнут. А за ними плотоядные не заставят себя ждать: пять лет без травоядной добычи они никак не протянут.
Остатки погибших растений и животных разлагались, насыщая атмосферу двуокисью углерода. Но прежней растительности не могло быть возрождено. Другая исследовательская группа обнаружила, что сажа и диоксид серы, выброшенные в стратосферу падением астероида, уронилиОсвещение Солнца уменьшилось в 100 раз на период до двух лет. Земные растения не могут эффективно производить фотосинтез при освещении в одну сотую от нормального солнечного. То есть брать углекислый газ из воздуха для получения кислорода на пару лет стало некому.
По возвращении солнечного света нормальный климат установился постепенно. Много лет астероидной зимы спровоцировали стремительный рост экзотических морских льдов времен динозавров. Лед отражает солнечные лучи, дополнительно охлаждая планету. Доударное изобилие флоры не могло быстро восстановиться.
Удар астероида мог стать ещё более значимым источником СО2, выбросив в атмосферу большое количество углеродсодержащего материала. Глобальные пожары от всепланетного огненного дождя также внесли свой вклад в увеличение концентрации углекислого газа в атмосфере. Согласно некоторым оценкам, общий вклад Чиксулубского астероида в атмосферу Земли мог составить сотни миллиардов тонн.
Из-за астероидной зимы СО2 не успевает повысить температуру планеты: диоксид серы в атмосфере блокирует солнечное излучение, и тепло практически не достигает плотной тропосферы.
Резкий скачок СО2 после падения астероида указывает на то, что именно это событие стало причиной значительного увеличения парниковых газов в атмосфере, что привело к вымиранию динозавров. Вулканическая активность в районе Декканских траппов могла усугубить ситуацию, но самым сильным ударом по динозаврам стал именно удар астероида.
Что привело к исчезновению земных динозавров, но не птиц и млекопитающих?
Ситуация понятна: взрыв в 100 миллионов мегатонн на несколько лет погрузил планету в темноту, а затем на много лет — в холодный климат. Неудивительно, что три четверти видов растений и 93% видов млекопитающих вымерли. Но часть выжила. Например, из динозавров остались птицы. Почему же наземные динозавры погибли?
Предположим, что в сложных условиях большая добыча для крупных животных труднее находить. Вместе с тем, динозавры включали в себя много мелких особей размером с человека. Почему эти мелкие виды не выжили и не дали начало более крупным?
Самый вероятный ответ — это яйца. Динозавры, как известно сейчас, насиживали их (в отличие от холоднокровных ящериц). Мезозойская эра не знала такого периода, как после падения астероида Чиксулуб, поэтому насиживание могло длиться долго. Если птицы обычно сидят на яйцах от 11 до 85 дней (крупнейшая из них, страус — 42 дня), то у наземных динозавров высиживание… шло три-шесть месяцев.
В период благополучия продолжительное вынашивание приносило пользу пресмыкающимся ящерам. Ученные считаютГлавной причиной длительного высиживания было время, необходимое для развития у эмбриона зубов. У современных птиц их нет, что позволяет им высиживать яйца быстро. Беззубым птичьим клювом тяжелее рвать крупную добычу или перетирать грубую растительную пищу, поэтому большинству нелетающих видов зубы явно нужны.
После Чиксулубской катастрофы длительное высиживание яиц стало большим недостатком: добыть пищу было трудно, живых растений не осталось, травоядные погибали, падаль портилась, и выживать мог только тот, кто постоянно перемещался, отбирая редкую пищу у обитателей новых земель. Отложить яйца и перенести их в другое место очень сложно, а в пути трудно согреть (астероидная зима — не шутки). Прокормиться на одном месте даже три месяца невозможно: кругом катастрофа апокалиптических масштабов, нельзя сидеть на одном месте.
Птицы, особенно маленькие, могут инкубировать яйца достаточно быстро, поэтому выжили, а количество их видов и сегодня близко к… вдвое большеРазвитие млекопитающих оказалось более успешным по сравнению с нелетающими животными.
Сами млекопитающие не вымерлиБеременные самки носят детенышей с собой, поэтому не привязаны к одному месту. Яйцекладущие млекопитающие, такие как ехидни и утконосы, высиживают яйца под землей, где колебания температур меньше. Это снижало их шансы на вымирание при похолодании.
Что это все нам дает
Новая работа приводит довольно тривиальные выводы: удар в пять миллиардов Хиросим с огненным дождем, мегацунами и десятками лет астероидной зимы может уничтожить все крупные виды наземных животных.
Как ни странно, в России есть ученые, которые отрицают, что динозавры вымерли после падения метеорита Чиксулуба. На Западе многие исследователи пытались отнести катастрофу, случившуюся 66 миллионов лет назад, вулканической активности. Узнать истинного виновника важно не только из-за интереса, но и потому что извержения вулканов нельзя предотвратить.
Человечество может остановить падение на Землю крупных астероидов и комет, создав ракеты с термоядерными боеголовками необходимой мощности. Однако без точных научных данных о том, что именно астероиды представляют наибольшую угрозу земной жизни, никто не будет инвестировать в их защиту.