Согласно существующим научным представлениям, жизнь на Земле зародилась примерно 3,8 миллиарда лет назад, в самом начале архейской эры (3,9–2,5 миллиарда лет назад). В этот период времени Земля уже остыла после столкновения с гипотетической планетой, из осколков которой, как считается, образовалась Луна.
Достаточно охладившись, кора Земли затвердела, и на планете появились атмосфера и океаны. Кроме того, ученые полагают, что возникновению жизни должны были благоприятствовать не только мягкие условия на самой Земле, но и отсутствие пагубного воздействия из космоса, в первую очередь — падения огромных астероидов. Версия эта не надуманная — подобная напасть действительно имела место в бурной истории Земли и носит вполне научное название Поздней тяжелой бомбардировки. Этим термином принято называть относительно короткий период (4,1–3,8 миллиарда лет назад), во время которого Земля, Луна и планеты земной группы подвергались сильнейшим бомбардировкам крупными астероидами, кометами и даже планетезималями (протопланетами).
Исследование ударных кратеров — лучший способ узнать о скорости и времени падения древних астероидов. Однако на Земле эти раны от космических катастроф быстро заживают: сказывается воздействие выветривания и тектонических процессов. Тем не менее изучать параметры ударов из космоса, случившихся миллиарды лет назад, сегодня все же можно. Астероиды, ударяясь о поверхность Земли, поднимают вверх выброс испаренного вещества (массой примерно с сам астероид), которое впоследствии остывает, затвердевает и осаждается на земле в виде специфических расплавленных частиц —сферул. Доказано, что при падении астероидов диаметром больше десяти километров подобные сферулы должны осаждаться не локально, рядом с местами взрывов, а формировать глобальные отложения на всех континентах. Отложения, датируемые археем, очень древние и, как следствие, встречаются редко. Расплавленные частицы от ударов астероидов в них находят лишь там, где условия позволяют им долго сохраняться нетронутыми. Например, в глинистых сланцах на дне морей, где эти слои не подвержены размыванию волнами. Разработанные на сегодня модели указывают на то, что размеры расплавленных частиц в первую очередь зависят от скорости астероида и почти не зависят от его размеров. Несмотря на это, судить о размерах и массе того или иного тела, упавшего на Землю в далеком прошлом, можно по количеству выброшенных частиц, то есть, грубо говоря, по толщине слоя. «Эти отложения говорят нам о бурном периоде Поздней бомбардировки, однако их источник долгое время оставался загадкой», — пояс-нил Уильям Боттке (William Bottke) из Юго-Западного исследовательского института (США), автор нового исследования по датировке этих слоев. Его группа проанализировала известные отложения расплавленных частиц, датировала самые мощные удары астероидов, оценив их частоту и размеры. Оказалось, что большая часть из известных на сегодня 12 отложений сферул, образовавшихся в далеком прошлом Земли, относится к архейской эре: семь возникли 3,23–3,47 миллиарда лет назад, четыре — 2,49–2,63 миллиарда лет назад. Все эти слои мощнее или сравнимы со слоем, ассоциированным с кратером Чиксулуб на полуострове Юкатан. Считается, что этот кратер образовался 65 миллионов лет назад в результате удара метеорита диаметром десять километров, что привело к вымиранию динозавров. «Архейские отложения содержат достаточно внеземного материала, чтобы исключить альтернативные источники сферул, например вулканы», — пояснил изучавший их геолог Брюс Саймонсон (Bruce Simonson). Датировка самых мощных слоев сферул оказалась более чем любопытной. Выходит, что самые мощные катаклизмы, вызванные падением гигантских космических глыб на Земле, не прекратились четыре миллиарда лет назад, а продолжались еще довольно долго. И свидетелями этих катастроф уже были первые земные микроорганизмы. Объяснить этот феномен и найти возможный источник длительной бомбардировки Земли помогли компьютерные вычисления и так называемая модель Ниццы —популярный в наши дни сценарий динамического развития Солнечной системы. При помощи компьютера ученые проследили за судьбой тысячи модельных астероидов из Главного пояса астероидов, который и миллиарды лет назад находился между орбитами Марса и Юпитера. Только если планеты земной группы находились на своих нынешних местах, то планетыгиганты — в 5–17 астрономических единицах от Солнца, то есть намного ближе, чем сегодня. Так предполагается по модели Ниццы. Расчеты показали, что миграция гигантов к их нынешним орбитам должна была вызвать серьезные гравитационные возмущения внутри пояса астероидов, буквально опустошив его на 75%. Это происходило из-за резонансных явле-ний, благодаря которым часть малых тел пояса вышвыривалась во внутренние области Солнечной системы (и порождала Позднюю бомбардировку планет земной группы), часть —к внешним границам Солнечной систеМодель Ниццы Названа в честь французского города, в обсерватории которого разработана. Модель описывает миграцию планетгигантов Солнечной системы из начальной компактной конфигурации на те орбиты, на которых они находятся сегодня.
Этот сценарий используется для динамического моделирования движения планет и вполне подходит для объяснения Поздней тяжелой бомбардировки, возникновения облака Оорта, существования малых тел Солнечной системы, включая пояс Койпера, спутники Нептуна и Юпитера и множество транснептуновых объектов. Согласно модели, изначально Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун вращались на почти круговых орбитах на расстоянии 5–17 астрономических единиц от Солнца, что намного ближе, чем сейчас. мы. Главным источником, поставлявшим астероиды во внутренние области Солнечной системы, было существовавшее ранее и сегодня почти исчезнувшее кольцо Е Главного пояса астероидов. Моделирование показало, что бомбардировка планет земной группы должна была длиться не 100–200 миллионов лет, как считалось ранее, а гораздо дольше — миллиарды лет. Еще одним доказательством правоты ученых стало то, что модель предсказала другое интересное явление. А именно — рождение семейства Хунгария, наблюдаемой сегодня малочисленной квазистабильной группы небольших астероидов, имеющих большой наклон (угол между орбитами астероидов и эклиптикой достигает 340). Эти астероиды вращаются ближе всего к орбите Марса на расстояниях 1,78–2 астрономические единицы. Темпы рассеивания модельного пояса астероидов показали, что в период времени в 3,8–1,8 миллиарда лет назад на Землю и Луну должны были упасть примерно 70 и 4 соответственно астероида размером с убийцу динозавров. Частота таких бомбардировок вполне соответствует тому количеству расплавленных сферул, которое находят сегодня. Ученые предположили, кроме того, что 300-километровый кратер Вредефорт возрастом 2 миллиарда лет в ЮАР и 250-километровый кратер Садбери в Канаде возрастом 1,85 миллиарда лет могли быть последним выдохом Поздней тяжелой бомбардировки на Земле. Если расчеты верны, то крупнейшие ударные кратеры архейской эры на Земле, следы которых, вероятно, исчезли навсегда, были сравнимы с 15 самыми старыми и крупными ударными бассейнами (диаметром 300–1200 километров) на Луне. Это означает, что жизнь на Земле уже в те времена оказалась довольно живучей. Ведь энергия, выделявшаяся при ударе любого из таких астероидов, была в 500 раз больше энергетического выхода от удара астероида, расправившегося с динозаврами. «Интересно было бы узнать, как эти гигантские взрывы повлияли на раннюю эволюцию и биосферу Земли», — добавил Боттке. Пролить свет на истинные причины Поздней бомбардировки ученые планируют при помощи будущих лунных экспедиций.
|
