Ученые из США обнаружили доказательство того, что резкое глобальное потепление, произошедшее на границе палеоцена и эоцена, могло произойти в результате столкновения Земли с космическим телом. Это событие изменило ход эволюции, спровоцировав появление млекопитающих современного типа.
Палеоцен-эоценовый термический максимум (PETM) — это одно из самых резких изменений климата в геологической истории Земли, произошедшее около 55 млн лет назад, на границе геологических эпох палеоцена и эоцена. За период в несколько тысяч лет средняя температура на континентах поднялась на 8°C.
Океаны также стали теплее, например температура поверхностных вод Северного Ледовитого океана могла достигать 10°C.
За сравнительно короткое время планета лишилась ледяных полярных шапок. Считается, что сам термический максимум не длился очень долго, по геологическим меркам. Сейчас ученые сходятся на примерной оценке его длительности в 200 тыс. лет. Очевидно, что такое резкое изменение климата не могло не сказаться на биосфере. В океане вымерло от 30 до 40% глубоководных морских организмов фораминифер. На границе палеоцена и эоцена происходило и значительное вымирание сухопутных видов, например, исчезли многие примитивные млекопитающие, и на их место пришли приматы и другие современные млекопитающие.
Причины, приведшие к PETM, до конца не ясны. Это событие достаточно сложно изучать геологическими методами на таких коротких интервалах времени. Наиболее отчетливо термический максимум отслеживается по данным бурения скважин в морских отложениях. Было замечено, что соотношение изотопов углерода 13C/12C внезапно очень быстро уменьшилось на 2–2,5%, но через примерно 200 тыс. лет вернулось в норму. В качестве основной причины PETM обычно называют переход метана из газовых гидратов в атмосферу и океан. Газовые гидраты — это кристаллические соединения углеводородов и воды, в которых молекулы газа входят в структуру льда.
Фактически, молекулы воды образуют в таком соединении ажурный каркас, внутренние полости которого заполняются газом. В большом количестве эти соединения встречаются на морском дне или в зонах вечной мерзлоты. Гидраты весьма неустойчивы и при изменении температуры или давления разрушаются, высвобождая газы из внутренних полостей. Согласно оценкам ученых, для объяснения наблюдаемого резкого изменения в изотопном составе углерода
потребовался бы метан, выделившийся в результате распада лишь одной трети гидратов на морском дне.
Однако новое исследование, опубликованное в журнале Science, предлагает иной сценарий повышения температуры. Ученые из США обнаружили следы столкновения Земли с крупным космическим телом в слоях, как раз датируемых началом термического максимума.
«Это вполне может быть отправной точкой PETM, — пояснил один из авторов исследования Деннис Кент из обсерватории Ламонт-Доерти Колумбийского университета, — температура выросла очень быстро, и наша находка объясняет, почему так получилось». Исследователи обнаружили в прибрежной зоне штата Нью-Джерси маленькие стеклянные шарики, называемые микротектиты. Обычно они образуются в результате столкновения метеоритов с поверхностью Земли, когда выброшенное взрывом расплавленное вещество затвердевает еще в полете в виде маленьких гранул.
Стеклянные шарики были обнаружены в основании тонкого слоя глины, возраст которого как раз соответствует началу PETM. В своей работе авторы изучили несколько кернов, взятых из разных областей восточного побережья США. Образцы были доставлены из пригорода Милвилла со дна озера, из окрестностей Медфорда и других прибрежных областей штата Нью-Джерси. Один из образцов был взят с морского дна в районе Бермуд.
После анализа образцов исследователи пришли к выводу, что микротектиты относятся к одной геологической эпохе. «Это не может быть просто совпадением, — сказал Морган Шаллер — геохимик из Политехнического института Ренсселера, — такое быстрое выделение углерода объясняется столкновением».
Ученые высказывают несколько предположений о механизме, который запустил процесс глобального потепления при падении космического тела. Если упала комета, то избыток углерода в атмосфере вполне мог бы объясниться испарением кометного вещества. С другой стороны, столкновение могло спровоцировать испарение углеводородов в результате разрушения газовых гидратов, лежащих под земной поверхностью и в глубинах океана.
Исследователи признают, что пока не знают, где может располагаться кратер, образовавшийся в результате столкновения 55 млн лет назад. «Он может быть совсем рядом, а может находиться и в другом полушарии», — пояснил Шаллер. Небольшие размеры стеклянных шариков позволяют им распространяться на значительные расстояния, говорят исследователи.
Однако далеко не все специалисты согласны с авторами работы. Например, профессор Венского университета Кристиан Коеберл утверждает,
что обнаруженные гранулы вполне могут относиться к другой геологической эпохе.
Он замечает, что авторы исследования не пытались установить возраст самих микротектитов, например, методом радиоизотопного датирования. Всего за 11 млн лет до PETM произошло столкновение с астероидом на месте современного полуострова Юкатан, а через 20 млн лет метеорит упал на территории современного Чесапикского залива.
К настоящему времени на Земле обнаружено более 200 крупных ударных метеоритных кратеров, из них 20 находятся на территории Российской Федерации. Самым крупным метеоритным кратером в России считается расположенная на севере Сибири Попигайская астроблема. В 2012 году были обнародованы сведения о том, что в районе кратера находится крупнейшее в мире месторождение импактных алмазов.