таємниці динозаврів

Зовнішність дивного чудовиська з величезними широкими щелепами, зображеного на древнегр чеський вазі, цілком міг бути навіяний останками скелетів динозаврів або інших вимерлих тварин. Музей образотворчих мистецтв, Бостон (США).

У вапнякових відкладеннях поблизу кордону крейдяного і третинного періодів зустрічаються останки раковин крихітних мікроорганізмів - форамініфер. Нижче кордону, в крейдяному періоді, можна відшукати представників багатьох видів, в тому числі і досить великих.

Наука і життя // Ілюстрації

Американські вчені Луїс і Уолтер Альварес, що виявили іридієвих аномалію в ущелину поблизу італійського міста Губбіо.

"Пік" іридію в зразках з Губбіо відповідає віку гірських порід 65 млн років.

Вапнякові відкладення в Стевенс-Клінт (Данія) містять прошарок багатої іридію глини, яка розділяє крейдяний і третинний періоди.

Тектіти - скляні «намистини» - могли утворитися з розплавлених земних порід в результаті удару метеорита.

Фулерени складаються з атомів вуглецю, які утворюють тривимірну структуру, що нагадує футбольний м'яч.

В історії нашої планети було кілька періодів масового вимирання живих істот. Цю закономірність підмітили ще в 1980-х роках американські палеонтологи Дж. Сепкоскі і Д. Рауп.

Керн зі свердловини глибокого буріння дна океану неподалік від півострова Флорида.

<

>

НАЧНЕМ З ІСТОРІЇ

У трагічному і славному для Росії 1812 році французький зоолог Жорж Кюв'є, цікавився порівняльною анатомією більшою мірою, ніж військовими успіхами Наполеона, опублікував в Парижі працю, в якому описав способи відновлення вигляду тваринного зі збережених частин скелета. "Людина, яка достатньо досвідчений в законах органічної структури, може реконструювати цілу тварину по одній кістки, що належала колись цій тварині", - писав Кюв'є.

Відомий англійський палеонтолог Річард Оуен був більш стриманий: "Палеонтологія, як вважається, здатна по взаємозалежним частинам вивести необхідний наслідок". Але ці слова сказані ним на схилі віку, а в 36-річному віці, в 1841 році, Оуен став знаменитим після того, як прочитав у Плімуті на засіданні Британської асоціації науки доповідь, присвячену стародавнім кісток, які з давніх-давен знаходили на Британських островах. Саме в тій доповіді він дав опис игуанодона - "з зубами, як у ігуани" - і мегалозавра, яких пізніше об'єднав разом з іншими викопними ящерами в рід Dinosauria - "жахливих ящерів".

У 1979 році французька дослідниця Адрієнн Мейор, що займається класичним фольклором і міфотворчістю, під час подорожі на грецький острів Самос вперше побачила знамените кладовище слонів. Так місцеві жителі називають висохле русло річки, де часто знаходять гігантські кістки і черепи. Слони для них - найбільші тварини, тому і стародавні кістки приписували слонам. У Мітілене місцеві селяни теж постійно викопували гігантські кістки. Під впливом цих знахідок в міфотворчості самих різних народів з'явилися дракони і гігантські чудовиська, а на вазах Коринфа - явно черепа динозаврів.

Кілька років тому Адрієнн Мейор випустила книгу з описом так званих "лож", в яких постійно розкопують кістки динозаврів. Книга називається "Перші мисливці за скам'янілостями" і носить підзаголовок "Палеонтологія за часів греків і римлян".

Римський імператор Август, який змінив Юлія Цезаря, був не чужий захоплення старожитностями і заснував перший справжнісінький палеонтологічний музей. Для нього у Вічному місті побудували спеціальний будинок, в якому зберігалися останки морських чудовиськ і вимерлих гігантів, при цьому частина експонатів була доставлена ​​з Греції. Стародавні хроніки доносять до нас легенди, що величезні кістки належали героям і титанів, які боролися безуспішно з самим Зевсом.

Адрієнн Мейор описує 23 місця палеонтологічних знахідок в сучасній Греції і Туреччини. Чому в східному Середземномор'ї? Та тому, що його постійно "трясе" і розколює на частини, в результаті чого кістки самі виходять на поверхню. Наприклад, одинадцять тисяч років тому землетрус прорвало Босфор, і в Чорне море ринула вода, затопивши прибережні села і міста (археологи-підводники бачать тепер їх залишки на дні). А сімнадцять тисяч років тому потужний землетрус відірвало від нинішньої Туреччини острів Самос, де Мейор вперше натрапила на міфічні (в прямому сенсі цього слова) останки динозаврів.

Рим упав від нахлинуло потоку вандалів, і через багато століть європейській науці довелося відкривати динозаврів заново. Саме вивчення останків вимерлих тварин і спроби реконструювати їх вигляд наштовхнули Кюв'є на думку про обрушуються час від часу на біосферу Землі гігантських катастрофах, після яких вона змушена розвиватися мало не з нуля. Так народився "катастрофізм" - теорія, в якій катастрофи грають роль рушійної сили розвитку, еволюції (в перекладі з латині - "розгортання") життя на нашій планеті.

Кюв'є заперечували прихильники градуализма, тобто поступової зміни живих форм. Спочатку виступив Жан-Батіст Ламарк з оригінальною гіпотезою про те, що рушійною силою еволюції є прагнення організмів до вдосконалення. Але остаточний - як тоді здавалося - удар катастрофізму завдав Чарльз Дарвін, який запропонував теорію природного відбору і зробив слово "еволюція" прийнятним і респектабельним в манірною вікторіанської Англії. Дивно, що погляди Дарвіна сприйняли навіть генетики, які, по ідеї, повинні були бути його першими противниками: як можна конструювати еволюцію, не знаючи нічого про гені! Однак спроби створити рятівну синтетичну теорію, що об'єднує стрибкоподібні зміни гена (мутації) і поступовість зміни живих форм, не увінчалися успіхом і до цього дня. Ось чому проблема вимирання динозаврів, яких Дарвін, до речі, "переглянув", залишається актуальною для науки і сьогодні.

Чверть століття тому в складі геологічної експедиції, що проводила дослідження в ущелину поблизу італійського містечка Губбіо, що в 150 км на північ від Рима, працював американський дослідник Уолтер Альварес. Колеги жартували над молодим геологом, який не захотів піти по стопах свого знаменитого батька Луїса Альвареса, нобелівського лауреата 1968 року з фізики.

Якось Уолтер розговорився з палеонтологом Ізабеллою Сільва з Міланського університету, якої не давала спокою тонкий прошарок глини, різко виділялася на тлі потужних вапнякових відкладень ущелини. У цьому глиняному шарі товщиною всього 1 см зовсім не було останків мікроскопічних живих істот - форамініфер, в достатку присутніх в нижньому вапняковому шарі. Вище глиняного прошарку сліди життя знову з'являлися, але колишнє біологічне різноманіття звелося до одного-двох видів. Було очевидно, що шар глини залягає якраз точно на кордоні між останнім крейдяним періодом мезозойської ери і початком ери кайнозою - знаменита межа К / Т (критський (крейдяний) / третинний). А це як раз межа вимирання динозаврів, а разом з ними і двох третин що існували в ті часи видів тваринного і рослинного світу!

Різні методи датування дають для кордону К / Т близькі результати - приблизно 65 млн років тому. Але як довго тривав період вимирання? Якому проміжку часу відповідає сантиметровий шар глини? Щоб з'ясувати це, Уолтер Альварес відвіз зразки порід з глиняного прошарком в Каліфорнії, в університет Берклі, і досліджував їх методом нейтронного активаційного аналізу. Метод заснований на обстріл атомів потоком нейтронів. При захопленні нейтрона ядром виникає короткоживучий ізотоп, який при розпаді виділяє властиву тільки даному елементу енергію. Виявилося, що в глині ​​з Губбіо концентрація іридію підвищена в 30 разів у порівнянні з сусідніми шарами вапняку. Іридій, хімічний елемент платинової групи, досить рідко зустрічається в земній корі (менше однієї частини на мільярд частин), але багато представлений в метеоритах, особливо в вуглистих хондрити, де його вміст у сотні, а то і в тисячі разів вище.

У 1980 році батько і син Альварес опублікували в журналі "Science" статтю, в якій висунули припущення про падіння астероїда як причини іридієвої аномалії. Розрахунки, проведені Луїсом Альваресом, показали, що на поверхні планети відклалося 500 млрд тонн позаземного речовини з високим вмістом іридію. Діаметр такого тіла не менше 10 км, а енергія, що виділилася при падінні, - близько 110 мегатонн, що в 10 тисяч разів більше накопиченого землянами ядерного потенціалу. Було зроблено припущення, що стародавні рептилії вимерли в результаті ударної, або шокової, зими, яка схожа на ядерний.

Палеонтологи, природно, обрушилися на геолога і фізика, які наважилися розгадати загадку, що мучила не одне покоління шанованих фахівців. Однак незабаром виявилося, що глинистий шар з надлишком іридію існує не тільки в Губбіо, а й в містечку Стевенс-Клінт в Данії, а також в інших куточках планети.

В середині 1980-х років Е. Андерс із Чиказького університету виявив дивний збіг розподілу вуглецевих частинок в геологічних відкладеннях Данії та Іспанії, а також Нової Зеландії: на кордоні К / Т концентрація частинок зростає в 10 тисяч разів! Чи це не свідчення вселенського пожежі, що виникла в результаті удару небесного тіла і виділення величезної енергії? Він також підрахував, що удар метеорита повинен був привести до утворення воронки-кратера діаметром не менше 100 км.

Температура і тиск, що виникли в результаті вибуху, ймовірно, були настільки великі, що призвели до утворення на кордоні К / Т найдрібніших алмазіков розміром від 3 до 5 нанометрів (нагадаємо, що 1 нм дорівнює 10-9 м). Такі алмази часто знаходять в так званих вуглистих хондрити, що прилітають до нас з космосу. Алмазікі, природно, відсутня вище і нижче межі К / Т. Вони настільки дрібні, що їх доводиться вишукувати за допомогою рентгенівських променів.

Досить несподіване підтвердження метеоритної гіпотези знайшлося в Іспанії. Там, в Біскайській затоці, на кордоні з Францією, білі вапнякові скелі досягають висоти 200 м. Американський дослідник Пітер Уорд займався аж ніяк не динозаврами, а амонітами, названими на честь бога Амона, символом якого була голова барана з спірально закручені ми рогами (у амонітів спірально закручені раковини діаметром від сантиметра до метра). Поблизу кордону К / Т у відкладеннях вапняку були виявлені "кладовища" молюсків: з лиця Землі, вірніше, з дна океану одночасно і дуже швидко зникли 22 види амонітів, що мешкали в ті далекі часи в водах нинішнього Атлантичного океану.

На підтвердження теорії батька і сина Альварес внесли свій вклад і французькі вчені, які вивчили тектіти -мікросфери, що утворилися під дією тектонічних сил удару метеорита, - з гаїтянського містечка Білок. Кульки діаметром 1-8 мм знаходять тут удосталь в шарі поблизу кордону К / Т. Усередині тектіти чорного кольору, а зверху покриті жовтим шаром кальцітного скла, що містить до третини оксиду кальцію. Така "накрутка" могла статися в разі випаровування розплавлених карбонатів (вапняку), з яких утворені острова в океані. Нагадаємо, що той же крейда являє собою міріади найдрібніших карбонатних панцирів морських організмів, які колись жили на Землі.

Датування, заснована на співвідношенні ізотопів сірки і стронцію, дала ті ж 65 мільйонів років. Лабораторне моделювання в муфельних печах допомогло оцінити температуру освіти гаїтянського кальцітного скла: 1300oС. Характер освіти двошарового скла дозволив також стверджувати, що падіння метеорита сталося в радіусі 200 км від Гаїті. Високі температури призвели до випаровування великої кількості сірки і стронцію.

Всі ці дані отримані на початку 90-х років. Але ось недавно новими свідками метеоритних ударів стали фулерени, наносферіческіе частки, що складаються з декількох десятків атомів вуглецю (найбільш відомий фуллерен С60 складається з 60 атомів). Виявилося, що фулерени здатні утримувати всередині вуглецевої оболонки атоми інертних газів, зокрема гелію, а ізотопний склад гелію свідчить про його неземне походження (підвищений вміст 3He). Позаземні фулерени і метаморфізує железонікелевие мікрочастинки з кремнієвими вкрапленнями виявлені в Західній Австралії, в містечку Пілбара у міста Перт, а також в зеленому поясі Південної Африки - Барбертоні.

Американські геологи, які вивчили мезозойської озеро в штаті Вайомінг, який славиться багатими "запасами" кісток динозаврів, проаналізували стан копалин рослин і прийшли до висновку, що метеоритний удар припав на весняно-літні місяці. У рослин, колись росли в ставку, листя пожухли і зазнали структурну деформацію поверхневої кутикули, як якщо б наступили несподівані заморозки. Вище кордону К / Т було виявлено велику кількість спор папоротей. Це свідчить про вимирання більш високоорганізованих рослин. Крім того, папороті - індикатор відомого екологічного процесу "суксцессіі", тобто нового заселення. Подібне вчені спостерігали на атолі Бікіні після випробувань там водневої бомби.

Д. Бірлінг з Шеффілдського університету (Велика Британія) і його американські колеги, досліджуючи листя копалин рослин, підійшли до кордону К / Т з абсолютно несподіваного боку, а саме ... кількості продихів. Устячка є отвори в тканині листа, через які той поглинає необхідний для фотосинтезу діоксид вуглецю. Природно, що, ніж вуглекислого газу більше, тим менше продихів потрібно листу на одиницю площі. Підрахунок показав, що до кордону К / Т парціальний тиск вуглекислого газу становило 0,035-0,05% за обсягом, а потім за якісь 10 тисяч років, що в геологічному і палеонтологічному сенсі являє собою "мить", зросла до 0,23 %! Таке різке зростання СО2 в атмосфері могло статися тільки в результаті викиду величезної кількості вуглецю - за оцінками, близько 4600 гігатонн. Ймовірно, цей вуглець був викинутий з карбонатів літосфери - просто кажучи, з осадових вапнякових порід, що випарувалися після страшного удару. Вчені також підрахували, що земна поверхня після удару підвищила свою температуру на цілих 7,5oС.

14 червня 2002 року повз Землю, між нашою планетою і Місяцем, буквально "просвистів" якийсь болід ПТ7, який побачили по заднім "габаритних вогнів" - відсвіту падаючих сонячних променів - лише через два або три дні. Великий метеорит впав в Іркутській області в кінці вересня 2002 року. Можна згадати численні кратери, розкидані по різних частинах світу, і Тунгуський метеорит.

За останні 3,5 млрд років чотири величезних боліда бомбардували Землю. Викиди з кратерів розподілялися по всій поверхні планети, а згенеровані цунамі багаторазово обходили Землю. Так що іридієва аномалія, що виникла в результаті останнього удару, не є унікальною. Просто раніше в розпорядженні вчених не було таких чутливих методів визначення різних відхилень від фону, які до того ж за мільярди років встигли сгладиться.

І все ж в настільки несподівану причину зникнення динозаврів було важко повірити. Без димлячого дула в "злочин" не вірилося, хоча на нього і вказувало безліч непрямих доказів і даних експертиз.

У далекі 1960-ті фахівці мексиканської нафтової компанії "Пемекс" в ході геологорозвідувальних робіт запідозрили наявність гігантського кратера діаметром близько 200 км на самій півночі півострова Юкатан, вдаються в Мексиканську затоку. Кратер отримав назву "Чиксулуб" по імені містечка на березі затоки. У 1981 році геофізики Глен Пенфилд і Антоніо Кармарго визначили параметри кратера. Ще через 10 років журнал "Science" в номері от23 листопада 1990 року зазначив на Чиксулуб як на найбільш ймовірне місце удару небесного тіла, який привів до загибелі динозаврів.

Дані геофізиків свідчили про наявність гігантської підземної чаші глибиною 1 км і діаметром 60 км. Дно кратера було всіяне брекчиями (від англ. "Брейк" - ламати, крушити) і склом ударного походження. Над осклілими породами лежали осадові вапнякові породи третинного періоду, тобто вже "нашого" кайнозоя.

Альо звідки опад явно Морського відкладення? Справа в тому, что метеорит впав на материковий шельф, тобто в море. І лише потім море відступило в результаті підйому берега через "наповзання" Південної Америки на Північну. А в крейдяному періоді глибина моря в районі кратера становила 200-300 м.

Інтерес до Чиксулуба знову різко підвищився на початку 2002 року, коли були опубліковані дані, отримані при глибокому бурінні периферії кратера. Буріння почалося в грудні 2001 року і проходило під керівництвом Філіпа Клаєс з Вільного університету в Брюсселі. У розпорядженні науки виявився керн діаметром 7,6 см і довжиною 1112 м.

Вивчення керна показало, що першою життям після удару були папороті. Розплавлені породи підтвердили датування в 65 млн з точністю до 100 тисяч років. Діаметр кратера складає 170 км, а товщина осадових порід, збагачених залізом, - 1,1 км. Залізо "виплавилася" під дією підвищеної температури після удару. Ударна хвиля привела до утворення кварцу з явно ударними тріщинами.

Розрахунки показали, що одночасно в атмосферу було піднято 200 тисяч км3 порід. Випаровування вапняку призвело до викиду гігантських кількостей СО2 і появі парникового ефекту. Сірчанокислий кальцій "видав на-гора" мільйони тонн сірчаного ангідриду і сульфатного аерозолю, що різко зменшило кількість проходять сонячних променів. Результатом стали початкове похолодання і наступні кислотні дощі. Тепер весь "сценарій" в розпорядженні вчених представлений в якості конкретних прямих доказів.

Приємно отримати через 10 років підтвердження того, про що писав як про гіпотезу і здогадах. А в 2002 році фахівці британської нафтохімічної компанії "Брітіш петролеум" за допомогою геофізичного сканування виявили новий кратер, названий "Сілверпіт" - "Срібна чаша". Кратер був відкритий досить випадково, коли компанія попросила Філа Аллена подивитися геофізичні дані дна Північного моря, отримані при пошуках підводних родовищ газу.

Кратер розташований в 140 км на південний схід від Ньюкасла, має діаметр 3 км і глибину 300 м. Він міг бути утворений при падінні астероїда діаметром 200-500 м і має вік 65 млн років. Цілком можливо, що це "осколок" великого небесного тіла, який вдарив в Чиксулуб. Воронка кратера являє собою кілька концентричних кіл, а в центрі заповнена "зворотним" викидом порід, що дуже характерно для місця удару того ж артилерійського снаряда.

Отже, гіпотеза про катастрофічне вимирання динозаврів начебто документально підтверджена, хоча я впевнений, що настають нові наукові відкриття, стимульовані останніми досягненнями. Наприклад, нещодавнє відкриття в Китаї дивного пухнастого гризуна, який жив з динозаврами довше, ніж ссавці без них, малює нам дещо іншу картину зміни "панівних класів" тваринного світу.

Катастрофа, яка призвела до остаточного вимирання динозаврів, вивільнила ресурси плацентарних ссавців, які пережили "ударну зиму" в глибокій сплячці. Вижили і сумчасті Австралії. Цей континент, "мігрувати" від Антарктиди, був далеко від Чиксулуба і Сілверпіта, тому катастрофа торкнулася його флору і фауну менше.

Після вимирання динозаврів ссавці отримали еволюційний простір для генерації видів і родів. Цілком можливо, що розгляд космічних катаклізмів допоможе нам краще і глибше зрозуміти ті чинники, які призвели до виникнення людини. Так що рішення проблеми зникнення динозаврів має до людини найбезпосередніше відношення. Чи не заважає замислитися і про те, як крихке екологічну рівновагу. Порушити його може не тільки що прилетів здалеку небесне тіло, а й наше нерозумна поведінка, яке проявляється в бездумному спалюванні органіки, що спричиняє парниковий ефект і глобальне потепління.

"Наука і життя" про динозаврів:

Олександрівський Г. Травоїдне вагою в 100 тонн. - 1999 року, № 1, с.135-136.

Єлісєєв В. Чому ж все-таки вимерли динозаври? - 1976, № 7, с.114-119.

Лузін В. Легенда про динозавра. - 1985, № 4, с.126-129.

Михайлов К. Як гніздилися динозаври. - 1997, № 5, с.74-79.

Наумов Д. Ворожіння або наука. - 1982, № 9, С.70-77.

Палеонтологічний детектив. - 1981, № 1, с.80-84.