Почему на Земле кратеров меньше, чем на Луне
При столкновении с Луной метеориты оставляют круглые кратеры. Credit: vokrugsveta.ru.
Большинство планет в Солнечной системе покрыто следами столкновения с метеоритами и астероидами. Земля более других защищена от их воздействия за счет наличия атмосферы, вторгаясь в которую, небесные тела сгорают по пути.
Однако быстрые и крупные тела минуют плотные воздушные слои и на большой скорости падают на Землю. Последствием таких ударов чаще всего являются остающиеся на поверхности следы в виде метеоритных кратеров. Некоторые историки считают причиной «девонского» вымирания и утери почти половины живого на Земле такие космические столкновения.
Остальные планеты Солнечной системы, как и их спутники (Луна и другие), не имеют атмосферы, поэтому их поверхность больше испещрена круговыми образованиями по сравнению с Землей.
Научные исследования
Приблизительное совпадение по времени столкновения с массовым вымиранием на границе мезозоя и кайнозоя позволило предположить физику Луису Альваресу и его сыну геологу Уолтеру Альваресу, что именно это событие вызвало гибель динозавров. Одним из главных свидетельств метеоритной гипотезы является тонкий слой глины, повсеместно соответствующий границе геологических периодов. В конце 1970-х годов Альваресы и коллеги опубликовали работу, свидетельствующую об аномальной концентрации иридия в этом слое, в 15 раз превышающей номинальную. Предполагается, что этот иридий имеет внеземное происхождение. В статье 1980 года они привели измерения концентраций иридия в Италии, Дании и Новой Зеландии, превышающих номинальную в 30, 160 и 20 раз соответственно. Кроме того, в этой статье уточнены возможные параметры астероида и последствия его столкновения с Землёй.
Кроме того, в пограничном слое найдены частицы и тектитного стекла (которое формируется только при астероидных ударах и ядерных взрывах), а также обломки горных пород, наибольшее содержание которых на мел-палеогеновой границе обнаружено в районе Карибского бассейна (как раз там, где находится полуостров Юкатан).
Гипотеза Альваресов получила поддержку части научного сообщества, но в течение 30 лет выдвигалось много альтернативных (подробнее см. в статье Мел-палеогеновое вымирание)
К началу 2010-х годов были получены и другие доказательства, в том числе, результаты компьютерного моделирования показали, что такие падения имели долговременные катастрофические последствия для биосферы. После этого данная гипотеза стала преобладающей.
Вопрос о датах
В феврале 2004 года международная группа ученых во главе с Гертой Келлер из Принстонского университета опубликовала результаты своей работы. Она была основаны на анализе образца породы извлеченной в районе кратера. И эти результаты говорили о том, что кратер Чиксулуб возник примерно на 300 000 раньше, чем исчезли динозавры. Авторы утверждали, что это воздействие не уничтожило животных. И, скорее всего, произошло два или более столкновения.
Келлер и ее коллеги проанализировали породу из кратера с помощью пяти независимых методов определения возраста. Результаты работы показали, что кратер появился примерно за треть миллиона лет до того, как динозавры исчезли с лица планеты. Келлер и ее команда утверждали, что их результаты доказывают — падение метеорита само по себе не вызвало массовое вымирание. По их мнению, динозавров сгубило глобальное потепление. Оно было вызвано выбросами углекислого газа, связанными с мощными извержениями лавы. Их следы сегодня можно обнаружить в Индии. Они известны как Деканские траппы.
Воздействие, в результате которого появился Чиксулуб, произошло именно в этот период потепления. И хотя его влияние на окружающую среду было серьезным, это событие не вызвало вымирание динозавров. Команда утверждала, что был второй удар. Он произошел спустя 300 000 лет после первого. И именно он уничтожил динозавров. Келлер заявляла, что структура дна Индийского океана подтверждает эту теорию.
Неудивительно, что эта противоречивая контр-гипотеза была воспринята в научном мире в штыки. Противники новой гипотезы использовали множество разных аргументов в защиту старой версии. Например, они указывали на то, что воздействия, подобные тому которое создало Чиксулуб, происходит примерно каждые 100 миллионов лет. Тот факт, что два таких воздействия случились в течение 300 000 лет, статистически маловероятен.
Новые сведения о прошлом планеты
Бурение самого большого в мире кратера, расположенного в районе полуострова Юкатан, и взятие все новых и новых проб позволит ученым получить больше данных о том, как был сформирован кратер, и о последствиях падения на формирование новых климатических условий. Образцы, взятые из внутренней части кратера, позволят специалистам понять, что произошло с Землей после сильнейшего удара и каким образом в дальнейшем восстанавливалась жизнь. Ученым интересно понять, каким же образом происходило восстановление и кто вернулся первым, как быстро появилось эволюционное разнообразие форм.
Несмотря на то, что погибли отдельные виды и организмы, иные формы жизни начали процветать вдвойне. По мнению ученых, такая картина бедствия на планете могла повторяться за всю историю Земли многократно. И каждый раз гибло все живое, а в дальнейшем происходили процессы восстановления. Вероятно, что ход истории и развития был бы иным, если бы 65 миллионов лет назад астероид не упал бы на планету. Специалисты также не исключают возможность, что и жизнь на планете зародилась благодаря падениям больших астероидов.
Что произошло после падения метеорита?
Что произошло на Земле после падения метеорита? По мнению палеонтолога Дэниэла Дурда (Исследовательский институт Колорадо), за считаные минуты и часы пышный и цветущий мир планеты превратился в опустошенную землю. В тысячах километрах от места падения метеорита все было начисто уничтожено. Удар унес жизни более чем трех четвертей всех живых существ и растений на Земле. Наиболее сильно пострадали именно динозавры, они все вымерли.
Долгое время люди даже не догадывались о существовании кратера. Но после того как он был найден, появилась необходимость его исследования, поскольку у ученых накопилось много гипотез, нуждающихся в проверке, вопросов и предположений. Если посмотреть на полуостров Юкатан на карте, то сложно представить реальные размеры кратера на местности. Северная его часть находится далеко от берега и укрыта 600 метрами океанических отложений.
В 2016 году ученые начали бурение в районе морской части кратера, для того чтобы извлечь образцы керна. Анализ извлеченных образцов позволит пролить свет на события, произошедшие давным-давно.
Фальшивые кратеры
В 21 в. вокруг Земли летает большое количество космических спутников, которые постоянно ведут съемку. Часто это упрощает для ученых поиск районов падения метеоритов. Однако бывают и обратные ситуации.
Долгое время продолжались исследования последствий падения космических тел на побережье Гудзонского залива (Дуга Настапока в Канаде), но типичные следы от метеорита не были найдены. Скорее всего, Дуга является природным образованием.
Другой фальшивый кратер в пустыне размером около 50 км, получивший название «Глаз Сахары», хорошо просматривался из космоса в виде кольца. Однако исследования ученых доказали отсутствии его ударного происхождения, а плоское дно было образовано под действием эрозии осадочных образований.
Что произошло потом?
Чиксулубский метеорит после своего падения имел определённые последствия. В ходе столкновения астероида с Землёй он выпарил внушительную часть её коры. Над областью, в которой это произошло, в воздух поднялись обломки, а Земля «покрылась» пожарами и вулканическими извержениями. Сажа с пылью привели к закрытию солнечного света, вследствие чего планета погрузилась в значительный по продолжительности период мрака.
Исследуя Чиксулуб, учёные производили анализ мел-палеогенового слоя, который был обнаружен в 300 местах во всём мире. Это позволило вести речь о том, что в эпицентре явлений случилась гибель всего живого мира. Противоположная часть Земли, в свою очередь, пострадала от масштабных землетрясений, цунами, недостатка солнечного света. Наряду с этим в кругах учёных появились новые версии появления нашей планеты.
Таким образом, Чиксулубский кратер позволил сделать немало открытий. Он вызывает среди учёных колоссальный интерес, поэтому продолжает изучаться и исследоваться до сих пор.
Особенности открытия
Чиксулубский метеорит имел огромные размеры, в связи с этим у учёных возникли сложности в процессе выявления нюансов существования кратера. Открытие его со стороны учёных произошло случайно в 1978 году, когда проводились геофизические исследовательские работы на дне Мексиканского залива. В процессе организации этих мероприятий специалистам удалось обнаружить большую дугу под водой. Её протяжённость составила порядка 70 км, а форма была представлена половиной кольца.
В соответствии с данными гравитационного поля исследователям удалось определить продолжение этого элемента в области суши. Случилось это в северо-западной части полуострова. После смыкания дуги сформирование окружность диаметром 180 километров. Тот факт, что Чиксулуб имеет ударную природу, был подтверждён на основании гравитационной аномалии, расположенной внутри кольцеобразной структуры.
В качестве ещё одного доказательства стоит рассматривать наличие горных пород, которые характерны исключительно для взрывного породообразования. Аналогичные выводы были сделаны в ходе химического исследования грунтов и организации детальной космической съёмки на этой территории. После этого Чиксулубский метеорит вызывал множество споров и порождал немало исследований, которые продолжаются до настоящего момента времени.
Характеристики Чиксулуба
Примечания
- Nicholas M. Short. (англ.) (недоступная ссылка). . Federation of American Scientists (2005). Дата обращения 15 сентября 2013.
- : «the Chicxulub impact crater is inferred to be ∼180 km in diameter and to contain a ∼3 to 7 km thick melt sheet and breccia»
- : «the Chicxulub-forming impact event excavated to a depth of ~17 to 20 km deep.»
- (англ.). BBC (8 February 2013).
- ↑
- (англ.). ECORD. Дата обращения 28 сентября 2019.
- Марков, Александр. . Элементы.ру (8 июня 2018). Дата обращения 28 сентября 2019.
- Alvarez W., Alvarez L.W., Asaro F., Michel H.V. Anomalous iridium levels at the Cretaceous/Tertiary boundary at Gubbio, Italy: Negative results of tests for a supernova origin // Cretaceous/Tertiary Boundary Events Symposium, ed. Christensen, W.K., and Birkelund, T.. — University of Copenhagen, 1979. — Vol. 2. — P. 69.
- (англ.)
- Bates, Robin; Chesmar, Terri; Baniewicz, Rich. (англ.). Internet Movie Database (1992). — Moras, Florentine. Interview. Дата обращения 20 июля 2014.
- Bates, Robin; Chesmar, Terri; Baniewicz, Rich. (англ.). Internet Movie Database (1992). — Hildebrand, Alan. Interview. — «Similar deposits of rubble occur all across the southern coast of North America indicate that something extraordinary happened here.». Дата обращения 20 июля 2014.
- (англ.) (недоступная ссылка). Department of Geosciences. Принстонский университет. Дата обращения 20 июля 2014.
- Джеффри Клугер (Time): (недоступная ссылка). Дата обращения 9 ноября 2014. . 2009-05-29.
Количество и разнообразие кратеров
Падение небесных тел, перемещающихся с большой скоростью в космосе, происходило во время всего периода существования Солнечной и других систем. Большинство мелких и средних метеоритов, падавших на Землю, сгорало при входе в атмосферу и только наиболее крупные экземпляры приводили к катастрофе и наносили большие повреждения земной поверхности.
По данным статистики, наша планета ежедневно подвергается «бомбардировке» сотней космических тел суммарной массой до 5-6 тонн. Современная техника, установленная на космических спутниках Земли, позволяет хорошо рассмотреть ее поверхность и по круглым очертаниям ландшафта заподозрить наличие астропроблемы — образования, являющегося следствием падения метеоритов или их обломков.
Кратеры классифицируются на 2 вида:
- ударные с размером до 100 м — образуются при падении небольших образований, которые дробятся на части и распадаются на химические элементы;
- взрывные (диаметр достигает более 100 м) — образованы при ударе метеорита и последующем взрыве, при этом 70 % энергии переходит в тепловую, и тело метеорита испаряется.
Последствия падения метеорита
Подобный удар должен был вызвать цунами высотой 50—100 метров, ушедшие далеко вглубь материков. Прошедшая по поверхности Земли высокотемпературная ударная волна и обратное падение выброшенных в ближний космос (более 100 км) пород, приземлявшихся за тысячи километров от места удара, вызвали лесные пожары по всему миру, в результате которых произошёл выброс большого количества сажи и угарного газа в атмосферу. Поднятые частицы пыли и сажи вызвали изменения климата, подобные ядерной зиме, так что поверхность Земли несколько лет была закрыта от прямых солнечных лучей пылевым облаком. С помощью компьютерного моделирования учёные показали, что в воздух было выброшено около 15 трлн тонн пепла и сажи и днём на Земле было темно, как лунной ночью. В результате нехватки света у растений замедлился или на 1—2 года был ингибированфотосинтез, что могло привести к уменьшению концентрации кислорода в атмосфере (на время, пока Земля была закрыта от поступления солнечного света). Температура на континентах упала на 28 °C, в океанах — на 11 °C. Исчезновение фитопланктона, важнейшего элемента пищевой цепи в океане, привело к вымиранию зоопланктона и других морских животных. В зависимости от времени пребывания в стратосфере сульфатных аэрозолей, глобальная годовая средняя температура приземного воздуха была ниже 3 °C до 16 лет, уменьшившись на 26 °C.
Кроме того, падение метеорита, как предполагается[источник не указан 329 дней], вызвало мощную сейсмическую волну, несколько раз обогнувшую земной шар и вызвавшую излияния лавы в противоположной точке поверхности Земли (Деканские траппы).
По результатам подводного бурения в центральной части кратера Чиксулуб, проведённого в 2016 году в ходе рейса 364, выяснилось, что залегающий между толщей или импактной брекчии и вышележащим палеоценовым пелагическим известняком 76-сантиметровый переходный слой, включая верхнюю часть со , сформировался менее, чем за 6 лет после падения астероида.
В 2019 году учёные описали первые сутки на Земле после падения гигантского астероида. В течение нескольких минут после удара поднятая горная порода рухнула наружу, образуя , покрытое расплавленной породой. В течение десятков минут пиковое кольцо было покрыто примерно 40-метровым слоем брекчированного ударного расплава и крупнозернистого суевита, в том числе обломочными горными породами, возможно, образованными взаимодействием с расплавленной магмой во время океанического подъёма. В течение часа, на вершине пикового кольца, образовался гребень из слоя суевита толщиной 10 м с повышенной округлостью и сортировкой частиц. В течение нескольких часов в результате и сейшей (стоячих волн), в затопленном кратере образовался окаймляющий отсортированный слой суевита толщиной 80 м. Менее чем через сутки отражённое цунами в виде волны обода достигло кратера, в результате чего образовалась прослойка из мелкозернистого песчано-мелкого гравия, обогащённая полициклическими ароматическими углеводородами и фрагментами угля, образовавшегося во время лесных пожаров.
Последствия падения метеорита
Считается, что кратер Чиксулуб был образован при падении метеорита не менее 10 километров в диаметре. По имеющимся расчетам метеорит двигался с юго-востока под небольшим углом. Его скорость составляла около 30 километров в секунду.
Побережье Чиксулуб (Karyn Christner)
Падение этого гигантского космического тела произошло приблизительно 65 миллионов лет назад, на рубеже мелового периода и палеогена. Последствия его были действительно катастрофическими и оказали глубокое влияние на развитие жизни на нашей планете.
Мощность удара метеорита превышала мощность атомной бомбы, сброшенной на Хиросиму, в несколько миллионов раз.
Непосредственно после падения образовался огромный хребет, окружающий кратер, высота которого могла достигать нескольких тысяч метров.
Однако он в скором времени был разрушен землетрясениями и другими геологическими процессами. Удар вызвал мощнейшие цунами; предполагается, что высота волн составила от 50 до 100 метров. Волны прошли далеко вглубь континентов, снося все на своем пути.
Вокруг Земли несколько раз прошла ударная волна, обладающая высокой температурой и вызывающая лесные пожары. В разных уголках нашей планеты активизировались тектонические процессы и вулканизм.
В результате многочисленных вулканических извержений и горения лесов в атмосферу Земли было выброшено огромное количество пыли, пепла, сажи и газов. Поднятые частицы вызвали эффект вулканической зимы, когда большая часть солнечного излучения экранируется атмосферой и наступает глобальное похолодание.
Такие резкие климатические изменения вместе с прочими негативными последствиями удара были губительны для всего живого на Земле. Растениям было недостаточно света для осуществления фотосинтеза, в результате чего содержание кислорода в атмосфере сильно сократилось.
В связи с исчезновением значительной части растительного покрова нашей планеты стали вымирать и животные, которым не хватало пищи. Именно в результате этих событий полностью вымерли динозавры.
Научные доказательства
После смыкания дуги метеорита Чиксулуб образуют единую окружность. Значение её диаметра составляет 180 километров. Один из исследователей предположил, что это ударный кратер, который возник в ходе падения метеорита. Такая теория нашла поддержку среди его коллег и была подтверждена некоторыми факторами из практики.
Внутри кратера учёные обнаружили гравитационную аномалию, а также образцы «ударного кратера», которые отличаются сдавленной структурой в плане молекулярного состава. Образование подобных веществ может происходить исключительно в случае действия экстремальных температур. В связи с этими обстоятельствами в мире прижилась теория о том, что Чиксулуб – единственный кратер на Земле, которому нет равных тел.
Радарная топографическая съёмка показывает наличие кратера диаметром 180 км
