Внешнее воздействие
Из множества гипотез, за долгие годы предложенных для объяснения мел-палеогенового вымирания, одной из самых правдоподобных всегда была та, в которой объект из космоса – осколки кометы или астероид – сталкивался с нашей планетой и вызывал глобальное опустошение. В конце концов, мы знаем, что такого рода события происходили на протяжении всей истории. Луна покрыта доисторическими кратерами, самые большие из которых достигают 50 км в ширину, а на поверхности Земли имеется несколько крупных отметин, например кратеры Метеор в Аризоне и Маникуаган в Квебеке. До 1980-х гг. метеоритная гипотеза о вымирании конца мелового периода оставалась всего лишь интересным предположением.
В 1980 г. физик Луис Альварес и его коллеги объявили о находке металлического иридия в отложениях конца мела в Италии и Дании. На Земле иридий встречается редко, и, как правило, он попадает к нам из космоса вместе с метеоритами. Исследования показали, что иридий, присутствующий в этих породах, имеет химический состав, характерный для внеземных объектов. Исходя из этих данных, Альварес и его команда предположили, что в конце мелового периода гигантский космический объект врезался в Землю, что и стало причиной вымирания. Они описали, как от удара огромное количество пыли поднялось в атмосферу, затмило небо на многие годы и стало препятствием для фотосинтеза растений. Смерть растений привела к гибели большинства экосистем и в конечном итоге к вымиранию целых групп живых существ. Гипотеза сразу привлекла внимание многих ученых и общественности и получила известность как гипотеза Альвареса.
Многие независимые данные показывают, что 66 млн лет назад произошло столкновение с метеоритом. Фрагменты кварца с многочисленными трещинами часто попадаются в отложениях, относящихся к концу мелового периода. Должно быть, их далеко разбросало силой удара
Вскоре нашлись и другие геологические данные, подтверждающие ударную гипотезу. Остывшие капли расплавленного стекла – тектиты, – выброшенные далеко от места удара, были найдены в отложениях конца мелового периода, как и осколки минерального кварца с микротрещинами, характерные для последствий крупных взрывов или ударных воздействий.
Это компьютерное изображение морского дна вокруг полуострова Юкатан в Мексике. Округлое углубление посередине – место падения гигантского метеорита, обрушившегося на Землю 66 млн лет назад
Наконец, в отложениях полуострова Юкатан в Мексике было обнаружено самое убедительное доказательство – гигантский кратер как раз подходящего возраста. Кратер под названием Чиксулуб в 1978 г. обнаружили геологи-нефтяники, ищущие новые перспективные месторождения, но до 1990 г. его не связывали с данными Альвареса и его команды. Возраст кратера соответствует предположительному времени удара, а его размер – более 180 км в поперечнике – по расчетам указывает на первоначальный объект диаметром около 10 км. Подходит и расположение кратера, так как геологические свидетельства удара (тектиты, ударно-преобразованный кварц и т.д.) в основном происходят из Карибского региона и прилегающих частей североамериканского континента.
В конце мелового периода полуостров Юкатан находился под водой, так что падение Чиксулуба было скорее «всплеском», чем ударом об землю. Гигантские приливные волны высотой 100-300 м прошлись по побережью Северной и Южной Америки. Это подтверждают разбросанные и расколотые горные породы в Карибском бассейне и Техасе. А скальные породы в Мексике говорят, что от удара произошли массовые землетрясения.
Обломки, разлетевшиеся по окрестностям, возможно, были достаточно горячими, чтобы начались лесные пожары, и некоторые эксперты полагают, что залежи древесного угля – это как раз свидетельство древних пожаров, бушевавших по всему миру. Высказывались также предположения, что тепловой импульс от удара был настолько мощным, что животные в буквальном смысле запекались живьем. Обе гипотезы – о разрушительных лесных пожарах и «глобальном тепловом импульсе» – противоречивы и не подтверждаются геологическими данными и компьютерным моделированием удара. Древесный уголь присутствует в отложениях конца мелового периода (это свидетельство древних лесных пожаров, вызванных ударами молнии), но он есть в отложениях всего мезозоя, и в конце мела его даже меньше, чем в более ранних слоях.
Некоторые ученые предположили, что в тот же период были и другие падения метеоритов. Образования в Северном море – кратер Сильверпит – и Болтышский кратер на Украине могли появиться от ударов меньших объектов. Более крупный кратер Шивы в Индии тоже приписывают удару метеорита в конце мела. Геологические данные, из-за которых эти образования называют ударными кратерами, не столь убедительны, как у Чиксулуба. Гипотеза, что несколько столкновений могли произойти почти одновременно, не так уж неразумна. В 1994 г. комета Шумейкеров – Леви-9 распалась более чем на 20 отдельных кусков, прежде чем столкнуться с Юпитером.
Независимо от разногласий по поводу лесных пожаров, тепловых импульсов и множественных ударов, данные о падении метеорита в Мексике убедительны. Поскольку существовали сомнения насчет точного возраста кратера Чиксулуба, то отложения в этом регионе были неоднократно изучены с помощью нескольких разных методов. Насколько мы можем судить, столкновение действительно произошло одновременно с мел-палеогеновым вымиранием.
Плохие времена для динозавров
Гипотеза, что в конце мелового периода произошло катастрофическое столкновение с внеземным объектом, не вызывает серьезных сомнений, как и то, что это столкновение сильно повлияло на жизнь на Земле. Но есть веские причины думать, что это не единственный фактор, вызвавший мел-палеогеновое вымирание, и что другие, более продолжительные события тоже внесли свою лепту в исчезновение нептичьих динозавров.
Мы уже давно предполагаем, что сообщества динозавров в самом конце мелового периода были не такими, как в более ранние времена. Примерно 76 млн лет назад, во время так называемого кампанского века позднего мела, несколько групп динозавров были обильны и разнообразны. Запад Северной Америки – один из регионов с самыми разнообразными сообществами динозавров – был домом для пяти видов анкилозавров, целых десяти разных цератопсов, семи или более разных гадрозавров и трех или более тираннозаврид.
Нет никаких признаков, что это сообщество динозавров клонилось к упадку. Если же сравнить жизнь в кампанском веке с жизнью в том же регионе в последней части мелового периода – позднем маастрихте, около 68 млн лет назад, – картина получается совершенно другая. Из крупных цератопсов остались только трицератопс и торозавр. Единственный утконосый динозавр позднего маастрихта – это эдмонтозавр, а все виды с вычурными костными гребнями на голове давно исчезли, как и гадрозавры со сплошными гребнями и крючковатыми носами, которые жили вместе с животными вроде эдмонтозавра в кампанском веке. А среди крупных хищников лишь один вид – знаменитый тираннозавр – остался из целой родословной похожих друг на друга животных.
В кампанском веке, около 76 млн лет назад, запад Северной Америки населяла совокупность разнообразных видов динозавров, в том числе многочисленные гребнистые гадрозавры и цератопсы (слева). К концу маастрихта – около 68 млн лет назад – разнообразие динозавров значительно уменьшилось, и в той же самой местности обитали лишь несколько видов (справа)
Что бы ни произошло в конце мелового периода, цератопсы, гадрозавры, тираннозавры и др. стали куда менее разнообразны, чем всего за несколько миллионов лет до того.
Одной из причин может быть изменение или потеря среды обитания. В конце маастрихта уровень моря упал, и вода отступила от континентов. Это явление называется морской регрессией. Маастрихтская морская регрессия привела к появлению примерно 29 млн км2 суши во всем мире. Казалось бы, появление огромных новых участков суши – это хорошо для наземных животных вроде динозавров. Но на самом деле регрессии вызывают такие изменения береговых сред обитания, что разнообразие крупных животных, наоборот, уменьшается. Из-за регрессий исчезают плодородные прибрежные области, возникают сухопутные мосты и падает глобальная температура.
Разумеется, животные более уязвимы при низком разнообразии – группа, в которой всего один вид, вымрет скорее, чем та, в которой одновременно существует несколько видов. Таким образом, сообщество динозавров позднего Маастрихта на западе Северной Америки можно отнести к категории «склонное к вымиранию».
Но можем ли мы быть уверены, что в таком положении оказались все сообщества динозавров того времени? И что насчет других животных, которые вымерли при мел-палеогеновом вымирании? На самом деле все не так просто. Похоже, что сообщества динозавров в Европе и Азии были здоровы, без каких-либо признаков снижения разнообразия перед вымиранием. Некоторые сообщества морских рептилий, например длинношеие плезиозавры, тоже не показывали признаков упадка. В то время как другие ископаемые животные, в том числе морские мозазавры и некоторые важные группы планктона и моллюсков, похоже, в то время постепенно приходили в упадок.
Влияние вулканизма
В позднем маастрихте сообщества животных менялись, по крайней мере в некоторых местах, так как падение уровня моря повлияло на их среду обитания и экосистемы. Но, возможно, на сообщества животных и растений повлиял и другой фактор.
Это было время высокой вулканической активности. Вулканы извергались вдоль берегов Тихого океана, вокруг Гренландии и на островах Южной Атлантики. Продолжительная вулканическая активность привела к увеличению уровня углекислого газа и количества пыли в атмосфере, что, как известно, способствует изменению климата. Но все померкло на фоне масштабного события в центральной Индии. Массовое излияние лавы, продолжавшееся несколько сотен тысяч лет, породило так называемые Деканские траппы. Примерно 2 млн км2