|
В наше время даже детям известно о падении астероида, связанном с вымиранием динозавров, но даже в представлении большинства исследователей астероидный удар прежде всего ассоциируется с климатической катастрофой, которую он вызвал. Гораздо меньше известно о долговременных геологических последствиях, которые могут быть гораздо страшнее.
Согласно теории выдвинутой в 1980 году физиком Луисом Альваресом, геофизиком Уолтером Альваресом, ядерными химиками Фрэнком Азаро и Хелен Мишель, астероид, столкнувшись с Землей, вызвал взрыв силой в миллионы водородных бомб и породил колоссальные ударные волны внутри планеты. И с тех пор не раз предпринимались попытки рассчитать последствия столкновения с точки зрения сейсмологии. В том числе и отечественными специалистами. К примеру, вот одна из таких моделей.
В статье доктора технических наук В. Дорфмана и доктора физ-математических наук Ю. Мартыненко рассказывалось, что было проведено компьютерное моделирование взрыва. Через 0,6 секунд после соприкосновения астероида с землей осколки взлетели на 5 километров. Через секунду ударная волна распространилась на 10 километров. На четвертой секунде ударная волна дошла до глубины 50 километров, а еще через пять секунд глубина кратера достигла 25 км, в атмосфере начала формироваться ножка страшного гриба. Потребовалось 80 минут, чтобы ударная волна сфокусировалась на другой строне планеты и вызвала там что-то наподобие ужасного вулканического извержения.
Сначала там произошла серия чудовищных толчков, резко подбрасывающих поверхность огромных пространств на 18 метров. Там в центре противоположной строны могло появится отверстие глубиной 16 километров и через него хлынула магма.
Диаметр астероида, погубившего динозавров рассчитывался как 10 км, а масса триллион тонн. Хотя, при таком диаметре, на самом деле он мог быть еще массивнее. Можно сказать, что данная модель является относительно скромной версией описания астероидного взрыва.
Сейсмологи знают, что после особо сильных землетрясений волны большого периода могут не затухать очень долго. Это было отмечено во время Чилийского землетрясения 1960 года, когда волны продолжались несколько суток. Планета колеблется в целом как сфера.
Это упрощенная картина. Земля вовсе не является однородным шаром и картина распространения и фокусировки сейсмических волн гораздо сложнее. От удара, разумеется, возникают продольные и поперечные сейсмические волны, имеющие разную скорость распространения. Продольные волны свободно проходят сквозь самые глубокие плотные слои планеты, их скорость там наиболее высока. А поперечные не проходят через ядро Земли.
В сейсмологии, рассматривающей планету в целом, принято измерять расстояние на поверхности шара не в километрах, а в градусах как величину дуги. В случае с поперечными волнами на расстоянии в 105 градусов от точки эпицентра начинается зона тени, отбрасываемой ядром, она заканчивается на расстояниях более 145 градусов от эпицентра, дальше волны идут снова.
Кроме того, волны хорошо распространяются по самой поверхности (волны Рэлея и Лява). Хотя эта волна запаздывает сильнее всего и как бы расслаивается вследствии дисперсии. Пройдя по всей площади планеты волна сходится в точку на противоположной стороне, но во времени разделяется на группы волн. То есть вместо одной встряски следуют серии толчков.
Однако эта поверхностная волна сильно чувствительна к неоднородностям среды, через которую проходит. А ведь поверхность Земли гораздо неоднороднее, чем ее глубины. Поэтому фокусировка может сбиться в сторону в зависимости от того как тогда располагались континенты.
Переходим к самому интересному.
Ударный астероидный кратер Чиксулуб, находится на побережье Юкатана. Его внешние формы не сохранились, половина кратера давно погрузилась в море. Но импактит, кварцевая порода уплотненная ударом невероятной силы, подсказывает, где находилось дно кратера. Его диаметр действительно 145 километров, что точно совпадает с расчетами Альваресов.
Этот удар, произошедший 65 миллионов лет назад, удивительным образом почти совпал по времени с прорывом земной коры в Индии, на плато Декан. Там произошло чудовищное излияние траппов, огромные площади были залиты очень сильно раскаленным жидким базальтом.
Лава, излившаяся на полуострове Индостан, имела обьем 420 000 кубических километров и залила площадь 933 000 квадратных километров (примерно половину современной территории Индии). И сейчас то, что осталось от этого слоя траппов толщиной полтора километра, образует Деканское плоскогорье.
Индия как раз находится в точке земного шара прямо противоположной Мексике с ее Юкатаном. Если мы мысленно пронзим глобус насквозь, то попадем как раз в Индию.
Правда не совсем.
Теория тектоники плит утверждает, что в те времена Индия находилась в другом месте. Поколебавшая ее теория Ларина наоборот пренебрегает движением континентов.
Я же, вслед за Скляровым, придерживаюсь мнения, что одно другого не исключает. Некоторого смещения континентов не избежать и в теории Ларина, поскольку площадь океанов при расширении росла неравномерно.
Итак, Индия за последние 65 миллионов лет сместилась, но не так сильно как рассчитывает тектоника плит. И ударная волна в те далекие времена сконцентрировалась как раз под ней, пробив изнутри кору.
Падение Чиксулуба было одним из главных ударов с которого вымирание динозавров только началось. Современная теория вымираний гласит, что наиболее губительным является сочетание резкой разовой катастрофы с последующим длительным давлением неблагоприятных факторов. Она была высказана в октябре 2006 на ежегодной сессии Американского геологического общества. Ее назвали, гипотезой давления и толчков. В том смысле, что под толчком подразумевали быструю катастрофу, а давление –длительно неблагоприятное воздействие.
Оказывается и при длительном, и при резком воздействии темпы вымирания примерно такие же. И при этом не сильно отличаются от скорости естественного вымирания. Но когда резкая катастрофа и медленная совпадает, то убойная сила всего этого безобразия многократно возрастает.
И вот тут приходится натолкнутся на странности. Во-первых излияния траппов продолжались очень долго, примерно 300 тысяч лет. Причем есть даже сведения, что излияния платобазальтов, то есть траппов, начались в Индии еще до падения астероида.
Как это можно объяснить?
Можно прицепиться к неточностям геохронологии. Для такого срока как 65 миллионов лет сотни тысячелетий лежат совсем недалеко от пределов погрешности. Причем надо учитывать, что столь масштабный прорыв коры мог сам по себе повлиять на изотопный состав. Неизвестно каким были изначальные изотопные примеси в астероиде. Те методы, которые надежно помогают определять время в спокойные геологические эпохи, могут давать неизвестные сбои в экстремальных ситуациях.
Есть еще более интересный и не заезженный пример совпадения астероидного удара с геологическими катаклизмами.
В середине третичного периода, на рубеже эоцена и олигоцена, 35 миллионов лет назад Земля подверглась удару астероида, оставившему в Сибири 100-километровый кратер там, где сейчас протекает река Попигай.
Так совпало, что астероид угодил в угольное месторождение и от такого давления некоторая часть углерода уплотнилась, став алмазами. И возможно, запасы этих алмазов преосходят все разведанные запасы алмазов в известных месторождениях. Правда алмазы мелкие, технического качества. Но по твердости настолько превосходят обычные алмазы, что царапают их.
А потом для планеты наступили тяжелые времена.
Произошло массовое вымирание на границе эоцена и олигоцена, одно из самых сильных, хотя и уступающее вымиранию динозавров.
И дело не в самом падении астероида. Его воздействие на климат в геологическом масштабе времени очень кратковременно.
Этот период геологи называют СТИВ –средне-третичная ингимбритовая вспышка. Это усиление вулканической активности привело к новым излияния траппов и усилению супервулканизма. Из всех 47 известных нам супервулканических извержений 23 произошли именно тогда. Огромные площади в Северной Америке были покрыты километровыми слоями отложений туфа и пепла.
По своим масштабам извержение супервулкана дает последствия не менее страшные, чем падение астероида. И оставляет кратеры соответствующего размера.
Супервулканическим называется извержение особого типа, котрое происходить из системы радиальных трещин, когда скопление магмы приподнимает целый вулканический район, а не один вулкан. Мощность взрывов при извержении достигает тысяч ядерных бомб каждую секунду в течении недель.
Супервулкан выбрасывает за извержение до 5 миллиардов тонн серы в виде паров серной кислоты, а ведь всего 20 миллионов тонн сернистых газов попавших в стратосферу уже изменяют климат. А пепел на месяцы погружает во тьму всю планету. В какой-то мере климатическое влияние супервулкана больше, чем от некрупных астероидов, поскольку обломки и пыль от астероида оседают на землю гораздо быстрей, чем исчезают сернокислотные аэрозоли в стратосфере.
Геологические последствия астероидного удара скорее всего длились очень долго. Не один миллион лет. Самое мощное из известных геологам извержений –извержение супервулкана Ла-Гарита, выбросившему сразу почти 1930 кубических километров пепла относится именно к тому периоду.
Исследования СТИВ дают основания предполагать, что удар астероида отражается на всей планете, а не только в точке противоположной кратеру, и последствия его длились очень долго, захватывая обширные территории.
Почти все последние крупные вымирания привязаны к падениям астероидов.
Кратер Попигай (диаметр 100 км) –35 миллионов лет. Эоцен-олигоценовое вымирание.
Кратер Чиксулуб (диаметр 145 км) –64 миллиона лет –динозавры.
Кратер Маникуаган (диаметр 70 км) –214 миллионов лет –триасовое вымирание.
Неизвестно к какому периоду приписать Пучеж-Катункский кратер (80 км.), возраст которого принято определять как 167 миллионов лет, хотя сейчас есть мнения, что он образовался на рубеже между триасовым и юрским периодом. Тогда его можно отнести к тому же вымиранию, что Маникуаган.
Но все эти планетарные катастрофы меркнут пред вымиранием на границе пермского и триасового периода, котрое тоже подозревается в связи с астероидом. Именно тогда Сибирь 700 тысяч лет затопляли плато-базальты, образовав кроме всего прочего, самую крупную в мире Тунгусскую трапповую провинцию.
Миллионы квадратных километров оказались покрыты корой застывшей лавы толщиной до нескольких километров.
В 2003 году группа российских и канадских ученых опубликовала статью в которой сибирские вулканические извержения были названы взрывными. Причем самым крупным извержением на континенте за последние полмиллиарда лет. Подтверждением, что извержение носило взрывной характер, являются огромные отложения пирокластических пород –туфов, игнимбритов, риолита.
Возраст базальтовых отложений сибирских траппов от 251,1 до 251,7 миллионов лет.
Чуть раньше в 2001 году было заявлено, что в Китае обнаружили редкие, не свойственные Земле изотопы в слоях относящихся к этому периоду. Предположительно при таком ударе в океане должен был возникнуть кратер от 300 до 600 километров, но найти его на морском дне маловероятно.
Обычно образующийся кратер примерно в 15 раз больше по диаметру чем сам астероид. В таком случае, речь идет об астероиде вызвавшем столкновение на порядок раз более ужасное, чем то, что погубило динозавров.
Кинетическая энергия километрового астероида порядка десятков гигатонн в тротиловом эквиваленте и более в зависимости от скорости. Удар 10-километрового в тысячу раз мощнее и оценивается в десятки тератонн и выше, тоже в зависимости от скорости.
Именно такие столкновения очень редки и вызывают глобальные вымирания в геологических масштабах. В то время как падения астероидов размером в 1 километр случаются многократно чаще и к каким-то заметным для палеонтологии вымираниям не приводят. Сколько на нашу многострадальную планету падало таких километровых астероидов мы даже не можем подсчитать.
Кстати, полюбуйтесь на кратер Маникуаган в Канаде на полуострове Лабрадор. Через «карты Google» его хорошо видно по космическим снимкам. Сейчас там кольцевое озеро, в котором центр это дно кратера. В таких самых древних кратерах лучше всего сохраняется дно, а не стенки, потому, что дно из твердейшего уплотненного взрывом камня –импактита. После выветривания дно может даже становится островом или плоскогорьем.
Российскими учеными было установлено, что такой же возраст как и Чиксулуб имеет Карская астроблема на обращенном к Карскому морю склоне хребта Пай-Хой. Похоже удар по динозаврам был двойным.
Основной аргумент обьяснения вымираний в пользу вулканической гипотезы, наиболее полно обоснованной французским геофизиком Винсентом Куртийо и Тором Тордарсоном это совпадение великих вымираний во времени с массовыми излияниями траппов.
Каждое ли падение астероида может вызвать глобальное вымирание подобных масштабов?
Наверное большое значение имеет приходится ли катастрофа на период трансгрессии или регрессии морей. В условиях регрессии, когда площадь морей на планете меньше, климат становится более резким, и вместе с катастрофой это усложняет выживание. А во время трансгрессии (то есть наступления), моря аккумулируют больше тепла, что смягчает последствия астероидного удара. Во время вымирания динозавров, в конце мелового периода как раз наблюдалась регрессия. Неудачное для них совпадение…
Или не совпадение?
Почему же так происходит? Почему после астероидного удара еще несколько сотен тысяч лет планету бьют судороги? Ударная волна проходит сквозь планету, но остаются какие-то последствия.
Американские исследователи Д.Эбботт и Э.Айсли провели статистический анализ распространения во времени следов астероидных ударов и особых проявлений магматической активности типа образования платобазальтовых лавовых полей, образования скоплений даек и интрузий (излияний магмы внутрь коры) и магматитов с повышенным содержанием окиси магния. В итоге статистически эта связь была доказана основательно.
Вероятность, что столкновение с астероидом совпадает с разливами траппов четыре раза подряд число случайно крайне мала. Эта вероятность 1:3500.
Академик Виктор Ефимович Хаин писал, что теперь уже представляется очевидным, что именно астероидные удары стимулируют активизацию этих процессов.
Эбботт и Айсли предложили три версии. Первая предполагает, что астероидные удары вызывают возникновение трещин и разрядку напряжений в коре и тем самым позволяют расплавам, скопившимся под непроницаемой крышкой континента (кратоном), подняться к поверхности. По второй версии, удары могут порождать крупные трещины на поверхности Земли, образуя новые границы плит с утоненной литосферой и более длинными колоннами расплава. По третьей версии, удары создают микродайки на границе мантии и ядра, и поскольку такие дайки очень тонкие, капиллярные силы могут способствовать смешению расплавов из ядра и мантии. Это приводит к усилению притока тепла из ядра и плавлению мантии, тем самым увеличивая интенсивность деятельности так называемых плюмов.
На взгляд Хаина, третья версия слишком искусственна и наиболее предпочтительна первая, возможно в сочетании со второй. Трещины могут перерастать в рифты, а рифты становится осями спрединга. То есть областями, где раздвигается земная кора. Активизируются так называемые плюмы.
Плюмы это еще не очень хорошо изученное явление, похожее на восходящие потоки в мантии, которые достигают толщины в 100 километров и идут с большой глубины, возможно даже с самой границы ядра планеты.
Какие еще можно представить другие предположения о том почему удар астероида вызывает геологические катастрофы продолжающиеся сотни тысяч лет?
Удивительно как близко к разгадке подошел академик Хаин, ему оставалось сделать еще один шажок, но у него не было последнего слагаемого, чтобы получить целую картинку. Теории Ларина о гидридах.
Ясно одно –удар астероида вызывает сильнейшую встряску недр планеты. И это не может не менять режим распада гидридов.
Последствия астероидного удара и его воздействия на гидриды глубин я предлагаю называть геобарическим шоком, а гипотезу о последствиях удара по планете гипотезой геобарического шока.
Ударная волна несет перепады сжатия и растяжения. Продольные сейсмические волны громадной мощности проникают очень глубоко. При этом гидриды уплотняются и разуплотняются. А как мы знаем разница в обьеме между уплотненным гидридом и теряющим водород металлом может быть огромной. Теоретически даже в 14 раз.
Может быть это даже ведет к самоподдерживающемуся землетрясению, к незатухающим колебаниям гигантской амплитуды? Ведь кинетическая энергия удара астероида в сотни раз больше, чем вся сейсмическая энергия планеты за год, этот удар в сотни тысяч раз превышает энергию самых сильных известных нам землетрясений.
Кстати, что еще можно сказать о моделировании столкновения с точки зрения теории Ларина? Учитывая, что плотность внутри планеты тогда была несколько больше, а диаметр меньше, то волна дошла до противоположной точки Земли быстрее.
Подобная встряска может привести к начавшемуся этапу горообразования по всей планете, как мы это отметили, рассматривая СТИВ. К длительному периоду небывалого катастрофического вулканизма, с излиянием траппов на площади в миллионы километров.
Мы сейчас не можем точно знать как влияет ударная волна такой мощности на гидриды в условиях давления таких глубин.
Ускоряют ли они их распад? Если так то распадающиеся гидриды может быть образуют поднимающуюся магму, которая прорывает кору снизу, разливаясь на огромной площади?
Этот процесс не мгновенный, а как уже говорилось, может потом продолжаться сотни тысяч лет. Взбудораженные недры долго не хотят успокаиваться. Даже когда последствия падения астероида давно забыты планетой, можно ждать прорыва магмы в неожиданных местах.
И есть некоторые основания считать, что мы живем именно в такую эпоху.
Нынешний период можно считать периодом супервулканизма, как печально известный СТИВ. В наш четвертичный период извержения супервулканов происходят по статистике в разы чаще, чем обычно в кайнозое.
Супервулкан Тоба извергался всего 74 тысячи лет назад, супервулкан Таупо 26 тыс лет назад. Весь четвертичный период отличается циклическими ледниковыми периодами.
В некоторые ледниковые периоды планету могли сталкивать имено извержения супервулканов. Но начаться все могло из-за падения какого-то астероида. И где-то под корой может зреть магмовый нарыв, который может прорваться в виде излияния траппов.
Таурон (с) октябрь 2010-4 марта 2011
lord_tauron@mail.ru
==============================================================
1. Хаин В.Е. Основные проблемы современной геологии. М., 2003.
2. Хаин В. Е. Разгадка возможно близка. О причина массовых вымираний и обновлений органического мира. Природа № 6 –2004.
3. Ларин В.Н. Гипотеза изначально гидридной Земли. 2-е изд., перераб. и доп.. – М., Недра. 1980, 216 с., табл., илл. Библиогр. 256 назв.
4. Никонов А.П. Верхом на бомбе. Судьба планеты Земля и ее обитателей. –М: Энас; СПб.:Питер, 2008.
5. Савино Д., М.Д. Джонс. Супервулкан. Катастрофа изменившая мир. «РИПОЛ классик». Москва 2009.
6. Болт Б. В глубинах Земли. О чем рассказывают землетрясения. Москва, «Мир», 1984.
7. Дорфман В., Мартыненко Ю. Судьба динозавров: еще две версии. «Наука и жизнь». №15 1997.
8.Сластенов Ю.Л. (2007). О возрасте отложений Каверинской впадины (Пучеж-Катунской астроблемы) . Юрская система России: проблемы стратиграфии и палеогеографии, Ярославль: ЯГПУ, С. 214-215
9. Красилов В.А. Модель биосферных кризисов. Экосистемные перестройки и эволюция биосферы. Вып. 4. М.: Издание Палеонтологического института, 2001. С. 9-16.
This text was formated to HTML using ClearTXT program. Download it free at http://www.gribuser.ru/
Сайт управляется системой uCoz
|