Че­ло­ве­че­ство пе­ре­жи­вет и не такое? Огром­ный ме­тео­рит­ный кра­тер под льдом Грен­лан­дии об­ра­зо­вал­ся со­всем недав­но

На северо-​западе Грен­лан­дии под ки­ло­мет­ро­вой тол­щей льда об­на­ру­жен кра­тер диа­мет­ром 31 км. Ис­сле­до­ва­ния гор­ных пород и льда по­ка­за­ли, что кра­тер имеет удар­ное про­ис­хож­де­ние и что он дол­жен был об­ра­зо­вать­ся срав­ни­тель­но недав­но — от 100 до 11,7 тысяч лет назад, в позд­нем плей­сто­цене. Столк­но­ве­ние та­ко­го круп­но­го асте­ро­и­да с Зем­лей долж­но было со­про­вож­дать­ся вы­де­ле­ни­ем боль­шо­го ко­ли­че­ства энер­гии, из-за чего рас­пла­ви­лась бы часть ле­дя­но­го по­кро­ва Грен­лан­дии и из­ме­ни­лись оке­а­ни­че­ские те­че­ния. До­ка­за­тель­ства того, что такое ка­та­стро­фи­че­ское со­бы­тие имело место в от­но­си­тель­но неда­ле­ком про­шлом, поз­во­ля­ют пе­ре­смот­реть име­ю­щи­е­ся пред­став­ле­ния о том, как и по каким при­чи­нам в по­след­нюю лед­ни­ко­вую эпоху на Земле ме­нял­ся кли­мат. Кроме того, это может про­лить свет на об­сто­я­тель­ства вы­ми­ра­ния плей­сто­це­но­вой ме­га­фа­у­ны.

Рис. 1. Ре­кон­струк­ция формы кра­те­ра на ос­но­ве ана­ли­за дан­ных ра­дио­ло­ка­ции в виде то­по­гра­фи­че­ской вы­сот­ной карты. Серой ли­ни­ей по­ка­за­на со­вре­мен­ная гра­ни­ца лед­ни­ка Гай­а­ва­ты. Чер­ные тре­уголь­ни­ки обо­зна­ча­ют ви­ди­мые на ра­да­ро­грам­мах ло­каль­ные воз­вы­шен­но­сти, ко­то­рые, ис­хо­дя из их об­ще­го рас­по­ло­же­ния, были ин­тер­пре­ти­ро­ва­ны как края кра­те­ра. Фи­о­ле­то­вые кру­жоч­киобо­зна­ча­ют вы­сот­ные пики цен­траль­но­го под­ня­тия кра­те­ра; го­лу­бой кру­жо­чек, по всей ви­ди­мо­сти, обо­зна­ча­ет самый вы­со­кий из этих пиков. Чер­ные кру­жоч­ки (от­ме­чен­ные мет­ка­ми HV 12-2016, HV 13-2016, HV 21-2016) обо­зна­ча­ют места сбора об­раз­цов гля­цио­лю­ви­аль­ных оса­доч­ных пород (glaciofluvial sediments). Вы­со­та от­счи­ты­ва­ет­ся от по­верх­но­сти зем­но­го эл­лип­со­и­да. Изоб­ра­же­ние из об­суж­да­е­мой ста­тьи в Science Advances

Рис. 2. По­ло­же­ние об­на­ру­жен­но­го под лед­ни­ком Гай­а­ва­та кра­те­ра. Также по­ка­за­но по­ло­же­ние базы уче­ных Туле (Thule). Крас­нымука­за­ны точки бу­ре­ния льда для взя­тия проб. Ни в одной из точек не уда­лось об­на­ру­жить асте­ро­ид­ных оскол­ков, но в точке GISP2 в слое льда, ко­то­рый со­от­вет­ству­ет воз­рас­ту 12,8 тысяч лет, было за­фик­си­ро­ва­но по­вы­шен­ное со­дер­жа­ние пла­ти­ны. Изоб­ра­же­ние из по­пу­ляр­но­го си­ноп­си­сак об­суж­да­е­мой ста­тье

Изу­че­ние арк­ти­че­скойпо­ляр­ной шапки Земли в рам­ках про­грам­мы NASAProgram for Arctic Regional Climate Assessment (PARCA) ве­дет­ся с на­ча­ла 1990-х годов. А с 2003-го по 2010 год из­ме­ре­ние ди­на­ми­ки ле­до­во­го по­кро­ва Земли (вклю­чаяГрен­ланд­ский иАн­тарк­ти­че­ский ле­дя­ные щиты) в рам­ках про­грам­мы NASA Operation IceBridgeвы­пол­нял спут­ник ICESat(в сен­тяб­ре 2018 года ему на смену при­шел ICESat-​2; см. кар­тин­ку дня Спут­ник ICESat-​2).

В 2015 году гля­цио­лог Курт Кьер (Kurt Kjær) из Музея есте­ствен­ной ис­то­рии Дании (Natural History Museum of Denmark) приКо­пен­га­ген­ском уни­вер­си­те­те, про­ана­ли­зи­ро­вав дан­ные 1997–2014 годов, по­лу­чен­ные в рам­ках этих двух про­грамм, за­по­до­зрил на­ли­чие подо льда­ми Грен­лан­дии боль­шо­го кра­те­ра (см. видео 2 и видео 3). Спе­ци­аль­но про­ве­ден­ная в мае 2016 года ра­дио­ло­ка­ци­он­ная аэро­съем­ка льдов Грен­лан­дии (см. видео 1) под­твер­ди­ла, что под лед­ни­ком Гай­а­ва­ты (Hiawatha Glacier) под тол­щей льда мощ­но­стью 930 мет­ров рас­по­ла­га­ет­ся огром­ная впа­ди­на: ее диа­метр 31,1 ± 0,3 ки­ло­мет­ра и глу­би­на 320 ± 70 мет­ров (рис. 2). За три года ис­сле­до­ва­ний груп­па гля­цио­ло­гов и пет­ро­ло­гов во главе с Кур­том Кье­ром уста­но­ви­ла, что это — удар­ный кра­тер, или аст­робле­ма(см. кар­тин­ку дня Брек­чии Пучеж-​Катунской аст­робле­мы), об­ра­зо­вав­ший­ся в ре­зуль­та­те па­де­ния на Грен­лан­дию асте­ро­и­да. Асте­ро­ид раз­ру­шил русло древ­ней реки, ко­то­рая текла по Грен­лан­дии более 2,6 млн лет назад, когда кли­мат там еще был более мяг­ким.

К северо-​западу от лед­ни­ка Гай­а­ва­ты на по­бе­ре­жье про­ли­ва Нэрса, неда­ле­ко от об­на­ру­жен­но­го кра­те­ра, часть по­верх­но­сти сво­бод­на от ле­дя­но­го по­кро­ва уже дли­тель­ное время. Эта тер­ри­то­рия на­зы­ва­ет­ся Зем­лей Ин­гл­фил­да (Inglefield Land). В ходе ис­сле­до­ва­ния там — на­столь­ко близ­ко к кра­те­ру, на­сколь­ко это было воз­мож­но, — уче­ные со­бра­ли гео­ло­ги­че­ские об­раз­цы. Также в несколь­ких точ­ках Грен­ланд­ско­го ле­дя­но­го щита были взяты пробы льда.

В по­лу­чен­ных об­раз­цах было за­ме­че­но необыч­но вы­со­кое со­дер­жа­ние ни­ке­ля, пла­ти­ны и зо­ло­та. По всей ви­ди­мо­сти, эти хи­ми­че­ские эле­мен­ты вхо­ди­ли в со­став асте­ро­и­да, а затем, после его па­де­ния, пе­ре­но­си­лись от кра­те­ра в по­ро­ды Земли Ин­гл­фил­да та­лы­ми во­да­ми. В целом же асте­ро­ид, как пред­по­ла­га­ет­ся, был пре­иму­ще­ствен­но же­лез­ным (см. Iron meteorite). Ис­хо­дя из того, что для об­ра­зо­ва­ния в твер­дой по­ро­де 31-​километрового кра­те­ра тре­бу­ет­ся энер­гия 3 × 10²¹ Дж и что асте­ро­ид вре­зал­ся в Землю на ско­ро­сти 20 км/с, уче­ные по­лу­чи­ли при­мер­ную оцен­ку раз­ме­ра асте­ро­и­да: его диа­метр был около по­лу­то­ра ки­ло­мет­ров.

По­ми­мо этого, в по­ро­дах Земли Ин­гл­фил­да были об­на­ру­же­ны им­пак­ти­ты, в част­но­сти ударно-​преобразованный кварц (см.Shocked quartz), слу­жа­щий сви­де­тель­ством рас­про­стра­не­ния удар­ной волны после столк­но­ве­ния асте­ро­и­да с по­верх­но­стью пла­не­ты. 

У Земли бо­га­тая ис­то­рия столк­но­ве­ний с асте­ро­и­да­ми. Более 4,5 мил­ли­ар­дов лет назад, когда наша пла­не­та еще толь­ко фор­ми­ро­ва­лась, на нее долж­ны были в боль­ших ко­ли­че­ствах па­дать асте­ро­и­ды, в том числе очень круп­ные, ко­то­рых в ее окрест­но­стях тогда, по всей ви­ди­мо­сти, было до­воль­но много. Затем, по неко­то­рым су­ще­ству­ю­щим мо­де­лям эво­лю­ции Сол­неч­ной си­сте­мы (см. Мо­дель Ниццы), была неко­то­рая пауза, после ко­то­рой Земля под­вер­га­лась также ин­тен­сив­ной бом­бар­ди­ров­ке асте­ро­и­да­ми в пе­ри­од 4,1–3,8 млрд лет назад — это так на­зы­ва­е­мая позд­няя тя­же­лая бом­бар­ди­ров­ка. В поль­зу этой ги­по­те­зы есть опре­де­лен­ные сви­де­тель­ства, но неиз­вест­но даже, сколь­ко в общей слож­но­сти тогда упало на Землю асте­ро­и­дов, по­сколь­ку удар­ные кра­те­ры за такое про­дол­жи­тель­ное время раз­ру­ши­лись в ре­зуль­та­те раз­лич­ных гео­ло­ги­че­ских про­цес­сов (см. Impact structure). Воз­раст са­мо­го древ­не­го из­вест­но­го кра­те­ра — кра­те­ра Вре­де­форт в ЮАР — оце­ни­ва­ет­ся в 2 млрд лет.

В ходе этих со­бы­тий, по­хо­же, почти все асте­ро­и­ды, для ко­то­рых ве­ро­ят­ность столк­нуть­ся с Зем­лей была до­ста­точ­но вы­со­кой, это сде­ла­ли, и круп­ных асте­ро­и­дов с по­тен­ци­аль­но опас­ной тра­ек­то­ри­ей прак­ти­че­ски не оста­лось. Даль­ше па­де­ние круп­ных асте­ро­и­дов на Землю про­ис­хо­ди­ло не так часто, а в те­че­ниефа­не­ро­зоя (то есть за по­след­ние ~542 млн лет) — со­всем редко. Сей­час из­вест­но около 25 удар­ных кра­те­ров та­ко­го же или боль­ше­го диа­мет­ра, и этот грен­ладнд­ский кра­тер един­ствен­ный из них со­хра­нил ряд то­по­гра­фи­че­ских осо­бен­но­стей с мо­мен­та сво­е­го об­ра­зо­ва­ния.

Рис. 4. Срав­не­ние раз­ме­ров но­во­от­кры­то­го кра­те­ра под лед­ни­ком Гай­а­ва­та с раз­ме­ра­ми Чик­су­луб­ско­го и Че­са­пик­ско­го кра­те­ров, по­явив­ших­ся в ре­зуль­та­те па­де­ния круп­ных асте­ро­и­дов в на­ча­ле и в се­ре­дине кай­но­зой­ской эры, со­от­вет­ствен­но. При­ве­ден­ная внизу аб­со­лют­ная вре­мен­ная школа де­мон­стри­ру­ет оце­ноч­ное время фор­ми­ро­ва­ния кра­те­ров в мил­ли­о­нах лет. Изоб­ра­же­ние с сайтаsciencemag.org

Хотя ясно, что дан­ный асте­ро­ид упал на Землю по гео­ло­ги­че­ским мер­кам со­всем недав­но, кон­крет­ное время этого со­бы­тия еще не уста­нов­ле­но. По­сколь­ку взять об­раз­цы с по­верх­но­сти са­мо­го кра­те­ра пока не пред­став­ля­ет­ся воз­мож­ным, нель­зя и вы­пол­нить их точ­ную аб­со­лют­ную да­ти­ров­ку (на­при­мер, при по­мо­щи ме­то­дов изо­топ­но­го ана­ли­за). Од­на­ко кос­вен­ные све­де­ния поз­во­ля­ют утвер­ждать, что па­де­ние долж­но было про­изой­ти в про­ме­жут­ке от 100 до 11,7 тысяч лет назад, в по­след­нюю лед­ни­ко­вую эпоху. При этом наи­бо­лее ве­ро­ят­но, что это слу­чи­лось при­мер­но 12,8–13 тысяч лет назад.

Оцен­ка ми­ни­маль­но­го воз­рас­та была по­лу­че­на на ос­но­ве изу­че­ния проб льда. Их да­ти­ров­ка и срав­не­ние проб, взя­тых из раз­ных мест, под­ве­ли к за­клю­че­нию, что на про­тя­же­нии по мень­шей мере 11,7 тысяч лет лед­ни­ки Грен­лан­дии на­рас­та­ли в виде более-​менее непре­рыв­но­го и ров­но­го пла­ста. Хотя ра­да­ро­грам­мы поз­во­ля­ют раз­ли­чать внут­ри их толщи от­дель­ные слои льда, струк­ту­ра тех ча­стей лед­ни­ка Гай­а­ва­ты, ко­то­рые об­ра­зо­ва­лись за по­след­ние 11,7 тысяч лет, оста­ет­ся нена­ру­шен­ной и непо­вре­жден­ной. Это озна­ча­ет, что они на­рас­та­ли уже после про­изо­шед­шей ка­та­стро­фы. Ниже этого уров­ня струк­ту­ра льда, судя по ра­да­ро­грам­мам, ока­зы­ва­ет­ся на­ру­шен­ной. Пока что также оста­ет­ся за­гад­кой, по­че­му ни в каких про­бах льда не уда­лось найти оскол­ков асте­ро­и­да.

Оцен­ка мак­си­маль­но­го воз­рас­та ос­но­вы­ва­ет­ся на ре­кон­стру­и­ро­ван­ной форме кра­те­ра. По­верх­ность кра­те­ра до сих пор оста­ет­ся до­воль­но неров­ной. Если бы воз­раст кра­те­ра пре­вы­шал 100 тысяч лет, она неиз­беж­но долж­на была бы вы­ров­нять­ся и раз­гла­дить­ся из-за ак­тив­ных про­цес­сов эро­зии.

По­след­ствия столк­но­ве­ния асте­ро­и­да с Грен­лан­ди­ей долж­ны были иметь зна­че­ние для всей пла­не­ты. Вы­де­лив­шей­ся энер­гии хва­ти­ло, чтобы рас­пла­вить до 1500 ги­га­тонн льда, что долж­но было ра­ди­каль­но из­ме­нить оке­а­ни­че­ские те­че­ния в Се­вер­ном по­лу­ша­рии и се­рьез­но по­вли­ять на гло­баль­ный кли­мат. Ранее уже пред­по­ла­га­лось (R. B. Firestone et al., 2007. Evidence for an extraterrestrial impact 12,900 years ago that contributed to the megafaunal extinctions and the Younger Dryas cooling), что для того, чтобы объ­яс­нить по­лу­ча­ю­щи­е­ся на ре­кон­струк­ци­ях из­ме­не­ния кли­ма­та за по­след­ние 15 000 лет, нужно до­пу­стить столк­но­ве­ние с Зем­лей круп­но­го асте­ро­и­да в Се­вер­ном по­лу­ша­рии. Более де­ся­ти лет, из-за неболь­шо­го ко­ли­че­ства под­твер­ждав­ших ее фак­тов, эта кон­цеп­ция имела крайне мало сто­рон­ни­ков. Но с об­на­ру­же­ни­ем кра­те­ра под лед­ни­ком Гай­а­ва­ты си­ту­а­ция кар­ди­наль­но по­ме­ня­лась.

Па­де­ние асте­ро­и­да могло также слу­жить одним из фак­то­ров, ко­то­рые при­ве­ли к вы­ми­ра­нию так на­зы­ва­е­мой плей­сто­це­но­вой ме­га­фа­у­ны: ма­мон­тов, шер­сти­стых но­со­ро­гов и дру­гих круп­ных жи­вот­ных. Эта ги­по­те­за встре­ча­ет го­раз­до более оже­сто­чен­ную кри­ти­ку по срав­не­нию с ги­по­те­зой о вли­я­нии па­де­ния асте­ро­и­да на пла­не­тар­ный кли­мат. Во-​первых, вы­ми­ра­ние пред­став­ля­ло собой про­дол­жи­тель­ный про­цесс, про­те­кав­ший в раз­ных ча­стях зем­но­го шара не од­но­вре­мен­но и неод­но­род­но, ко­то­рый по­это­му слож­но объ­яс­нить каким-​либо од­но­крат­но про­изо­шед­шим со­бы­ти­ем. Да и к тому вре­ме­ни, когда, по мне­нию ав­то­ров упо­мя­ну­той ста­тьи, дол­жен был упасть асте­ро­ид, оно прак­ти­че­ски уже за­вер­ши­лось. Во-​вторых, со­мни­тель­но, чтобы по­след­ствия па­де­ния этого асте­ро­и­да были на­сколь­ко мас­штаб­ны­ми, чтобы вы­звать про­дол­жи­тель­ную ка­та­стро­фу, вле­ку­щую за собой вы­ми­ра­ние не толь­ко в Се­вер­ном, но и в Южном по­лу­ша­рии. В дан­ный мо­мент боль­шин­ство спе­ци­а­ли­стов в ка­че­стве не един­ствен­ной, но без­услов­но ре­ша­ю­щей при­чи­ны вы­ми­ра­ния ме­га­фа­у­ны склон­ны рас­смат­ри­вать вли­я­ние че­ло­ве­ка (Глав­ной при­чи­ной позд­не­чет­вер­тич­но­го вы­ми­ра­ния все-​таки были люди, а не кли­мат, «Эле­мен­ты», 09.06.2014).

Вме­сте с тем, при­во­ди­мая по кос­вен­ным дан­ным оцен­ка вре­ме­ни па­де­ния асте­ро­и­да — около 12,9 тысяч лет назад, что вполне укла­ды­ва­ет­ся в про­ме­жу­ток 100–11,7 тысяч лет назад, ука­зы­ва­е­мый Кье­ром и кол­ле­га­ми. С этой кон­крет­ной да­ти­ров­кой также со­гла­су­ет­ся пик кон­цен­тра­ции пла­ти­ны в одной из взя­тых ими проб льда при­мер­но того же воз­рас­та.

Таким об­ра­зом, даль­ней­шее уточ­не­ние воз­рас­та кра­те­ра под лед­ни­ком Гай­а­ва­ты таит из­вест­ную ин­три­гу. Если и далее будет под­твер­ждать­ся, что его воз­раст со­став­ля­ет при­мер­но 12,8–13 тысяч лет, это будет сви­де­тель­ство­вать в поль­зу того, что из­ме­не­ния в кли­ма­те за по­след­ние 15 тысяч лет объ­яс­ня­ют­ся па­де­ни­ем асте­ро­и­да, и од­но­вре­мен­но умень­шать прав­до­по­доб­ность пред­по­ло­же­ния о его роли в вы­ми­ра­нии ме­га­фа­у­ны. Если же вдруг по­явят­ся дан­ные, на­деж­но сви­де­тель­ству­ю­щие о том, что воз­раст кра­те­ра более древ­ний (ближе к 100 ты­ся­чам лет), это фак­ти­че­ски опро­верг­нет ги­по­те­зу о вли­я­нии па­де­ния асте­ро­и­да на из­ме­не­ние кли­ма­та в ее ны­неш­нем виде (хотя, воз­мож­но, будет пред­ло­жен новый ва­ри­ант этой ги­по­те­зы), но зато, на­про­тив, сде­ла­ет ги­по­те­зу о вли­я­нии па­де­ния асте­ро­и­да на вы­ми­ра­ние ме­га­фа­у­ны более прав­до­по­доб­ной (впро­чем, ар­гу­мен­ты, поз­во­ля­ю­щие «ви­нить» в этом вы­ми­ра­нии в первую оче­редь че­ло­ве­ка, по-​прежнему оста­нут­ся силь­ны­ми).

Вдо­ба­вок сам факт об­на­ру­же­ния та­ко­го кра­те­ра вну­ша­ет опре­де­лен­ный оп­ти­мизм в про­ти­во­вес сце­на­ри­ям, пред­ре­ка­ю­щим воз­мож­ность ги­бе­ли че­ло­ве­че­ства из-за па­де­ния оче­ред­но­го круп­но­го асте­ро­и­да. Пус­кай пока что до­под­лин­но неиз­вест­но, на­сколь­ко фа­таль­ным это со­бы­тие ока­за­лось для ма­мон­тов, наши от­да­лен­ные пред­ки, даже об­ла­дая го­раз­до более слабо раз­ви­той куль­ту­рой, точно смог­ли его пе­ре­жить. Это озна­ча­ет, что наша со­вре­мен­ная ци­ви­ли­за­ция может не так уж силь­но опа­сать­ся, по край­ней мере тех асте­ро­и­дов, чей диа­метр не пре­вы­ша­ет пол­то­ра ки­ло­мет­ра. При этом, ко­неч­но, на­блю­де­ние за асте­ро­и­да­ми и раз­ра­бот­ка мер, поз­во­ля­ю­щих из­бе­жать ка­та­стро­фы, по-​прежнему крайне важны.