Технологические катастрофы

В последние годы все новые гипотезы вспоминают о теории катастроф Ж. Кювье и пополняют арсенал природных сил, способных повлиять на ход эволюции. Пожалуй, первое место среди них принадлежит метеоритной гипотезе. Три исследователя — бельгиец Жан-Георг Казье и американские геохимики Филипп Клейс и Стенли Марголис недавно опубликовали гипотезу, которая, на их взгляд, пересматривает ход эволюции. В ее основу положен более полный учет влияния космических сил на жизнь, развивавшуюся на Земле.

Начнем с того, что жизнь зародилась в океане. Растения первыми переместились на сушу, по прошествии долгого времени за ними потянулись амфибии, а затем сушу захватили животные, получающие кислород из воздуха. Но еще на уровне амфибий произошло расщепление животного мира. Одни дали направление развитию ящеров и иных пресмыкающихся, других — их назвали териодонтами, или зверообразными, — можно рассматривать как группу, связывающую нынешних млекопитающих с этими древнейшими наземными позвоночными.

Еще в давние времена (до эры динозавров) высшие териодонты — терапсиды приобрели многие черты строения и физиологические особенности, характерные для млекопитающих. Это — лактация, способ дыхания и питания, обоняние... Но вдруг терапсиды исчезают. В геологических слоях более поздних, чем триасовый период, палеонтологи не находят останков терапсид. У филогенетического древа оказались обломанными крупные ветви. Однако какие-то ветви терапсид, видимо, ставшие предками млекопитающих, выжили, ускользнув от уничтожающего удара природы. Но тем не менее палеонтологи несравненно чаще встречают в поздних слоях обширные кладбища динозавров.

Эти пресмыкающиеся, если судить по раскопкам, владели планетой примерно 150 миллионов лет. Однако эра динозавров неожиданно заканчивается 64,5 миллиона лет назад. Ученые разных наук небывало дружно ухватились за вопрос: почему так стремительно исчезло с лица Земли обширное сообщество динозавров? Было выдвинуто множество гипотез. Вот три из них. Повышенная активность вулканов: газы и выброшенный пепел пеленой затянули небо и ослабили солнечную радиацию — динозавры не вынесли похолодания. Вспышка близкой к Земле сверхновой звезды — животные не выдержали облучения.

Журнал «Шпигель» (ФРГ), посвятивший динозаврам не одну публикацию, считает самой достоверной гипотезу, поддержанную американским физиком лауреатом Нобелевской премии Луисом Альваресом, конструктором первого циклотрона. В 1980 году Альварес ознакомился с обнаруженным в Южной Франции геологическим слоем, очень богатым ядовитым иридием. Этот элемент, скромно представленный в земной коре, заметно присутствует в метеоритах. Либо крупный метеорит, либо дождь метеоритов доставил этот элемент на Землю.

Слой земли, содержащий иридий, имеет возраст как раз 64,5 миллиона лет, то есть совпадает по времени с гибелью динозавров. Убедительный аргумент в упомянутом выше конкурсе гипотез. Десятилетние дебаты палеонтологов закончились принятием этой гипотезы как наиболее вероятной (правда, несогласные с этой гипотезой видят главный ее аргумент в том, что в деле участвовал физик с громким именем).

Есть еще одна метеоритная гипотеза, которую продолжают обсуждать серьезные ученые. Не так давно на острове Гаити были найдены мелкие стеклянные шарики, словно пролившиеся здесь дождем. Ученые полагают, что такой «дождь» здесь выпал после удара метеорита о полуостров Юкатан. Рассеянные шарики и кварцы, расплавившиеся на дне кратера, образованного упавшим метеоритом, имеют одинаковую геохимическую природу. Метеорит был размером с десятикилометровую скалу и при ударе выделил примерно 70 миллионов мегатонн энергии — это во много раз больше, чем атомные заряды, созданные человеком.

Поднятая ударом метеорита пыль окутала всю планету, а главное — испарившиеся вещества самого космического пришельца сконденсировались в верхних слоях атмосферы в крохотные непрозрачные шарики, позже пролившиеся дождем на Землю. Пылевая вуаль, окутавшая планету на долгие годы, понизила на несколько градусов среднегодовую температуру Земли. Наступила затяжная зима (именно такую предвещают нам физики, если разразится атомная война). Азотные окислы, образовавшиеся в атмосфере при высокой температуре взрыва, потом в виде кислотных дождей поливали динозавров. Но даже уцелевшие животные подверглись новому испытанию: постепенно атмосфера очистилась и вновь стала прозрачной, но в ней сохранились газы, вызвавшие парниковый эффект. Получилось, как в контрастном душе: сначала динозавров охватил жуткий холод, потом — невыносимая жара. Ящеры не выдержали этого испытания.

Не менее драматичными событиями оборачивается падение крупного метеорита в мировой океан. Поскольку он занимает более 70 процентов поверхности Земли, то, надо думать, и метеоритных попаданий в него было значительно больше, чем на сушу.

Математическая модель такой катастрофы составлена русским астрономом Л. Крживским. Она исходит из того, что в океан падает метеорит поперечником в десять километров. В ответ на падение такого гиганта из стратосферы выпадает снег. Образовавшиеся мощные облака окутывают планету, идут нескончаемые ливни. Так, по расчетам ученого, продолжается многие десятки тысячелетий. Затем появляется парниковый эффект — средняя температура на планете поднимается на десятки градусов.

Так выглядят метеоритные гипотезы, пытающиеся объяснить исчезновение с лица Земли одного из выдающихся представителей животного царства. Однако массовая гибель динозавров — явление не уникальное. Такого рода события в истории биосферы случались неоднократно. Палеонтологи считают, что за последние 500 миллионов лет жизнь на Земле по меньшей мере пять раз подвергалась угрозе почти полного уничтожения (мы уже говорили о гибели терапсид).

Например, 368 миллионов лет назад на Землю упал метеорит со скоростью в сто раз превышавшей скорость звука. Гигантский космический странник ударился о скалы в 250 километрах от нынешнего Стокгольма. Миллионы тонн поднявшейся в воздух пыли, расплавленные породы, окислы азота стали следствием этой чудовищной катастрофы. Кислотные дожди и прочие губительные спутники" этого столкновения уничтожили живность не только на суше, но и в море — коралловые рифы, панцирных рыб и множество мелких морских животных. Погибло около двух третей всех живых существ. Американские палеонтологи считают, что и терапсиды, предшественники млекопитающих, были уничтожены громадным метеоритом. Уцелели только самые жизнестойкие.

Гипотеза катастроф как движущей силы эволюции, выдвинутая когда-то Ж. Кювье, в наши дни получила поддержку американского палеонтолога Д. Даула. Он насчитал до 40 массовых исчезновений животных, и всякий раз, по его мнению, гибель приходила из космоса. Эта точка зрения вызвала, конечно, и критические замечания; Главное, чего требуют несогласные с ней, — назвать, что же стало причиной исчезновения того или иного сообщества живой природы. Но авторам гипотезы нужно время: ведь в систематику палеонтологии надо внедрить историю встреч Земли с метеоритами.

Угроза может прийти из космоса не только в облике исполинского метеорита. Во Вселенной есть и другие барьеры, которые должна взять живая материя, чтобы уцелеть на нашей планете.

Жизнь появилась на Земле около 2500 миллионов лет назад. Вначале это были одноклеточные, затем животные, лишенные скелета, например, так называемые медузоидные. Но их возраст много меньше — они не старше 570 миллионов лет.

Как известно, Земля вместе с Солнечной системой вращается вокруг центра тяжести нашей Галактики. Период обращения равен примерно 230 миллионам лет. Это значит, что живое население планеты более десятка раз обернулось вокруг галактического центра. Что могла встретить Земля на этом долгом пути?

Астрофизики убеждены, что сменам животного мира предшествовали вспышки так называемых сверхновых звезд. Такие события не столь редки в нашей Галактике — одно-два в столетие. А сколько веков несет на себе Земля живую материю! Если взрыв такой звезды произойдет близко, не только жизнь, но и вся планета может быть попросту испепелена. Если же расстояние от взрыва достаточно велико, особенно стойкие организмы могут выжить, хотя большая масса живых существ погибает. Расширяющееся вещество взорвавшегося светила образует сферу из раскаленных газов, они в своем движении сжимают и нагревают рассеянную материю, присутствующую в межзвездном пространстве. Эти обе нагретые сферы — тоже опасность для населенной планеты, хотя угроза жизни заметно уменьшается с удалением от «сверхновой».

Некоторые исследователи считают, что могут быть вредоносными и пылевые облака, занимающие в космосе огромные пространства. Если Солнечная система встретит их на своем пути, то пыль частично затенит свет, идущий от Солнца, на планетах может сильно понизиться температура — опять урон для жизни.

Беда, постигшая живые существа, не ограничивается только холодом. Дело в том, что с понижением температуры увеличивается растворимость в воде двуокиси углерода. Следовательно, в атмосфере его становится меньше. В первую очередь от этого страдает растительный мир, для которого двуокись углерода — основной источник питания. За ним начинается голод у растительноядных, а затем вымирают и хищники.

К сожалению, астрономия не может указать хоть один конкретный случай прохождения Солнечной системы через космические пылевые облака, хотя за 2,5 миллиарда лет странствий по Галактике нашей населенной жизнью Земли случай этот весьма вероятен — как и его последствия.

2. Теория Земного вмешательства в процесс эволюции

Известный английский астроном А. Эддингтон в начале 20-х годов нашего века сравнил планету и ее биосферу с головкой сыра, покрытой тонкой пленкой плесени. Ученый хотел сопоставить могущество и силу мертвой материи с хрупкой и почти беззащитной живой природой. (Правда, эта оценка вряд ли относится к нашему времени, когда человеческая деятельность, если ее не подчинить требованиям экологии, сама грозит омертвить планету.)

Если обратиться к очень древним временам, то Эддингтон окажется прав. Не однажды природа создавала условия, которые умерщвляли почти все живое. Палеонтологи установили, что в истории биосферы была трагедия грандиозных масштабов — 90 процентов живых организмов погибли по причинам, рожденным самой планетой.

До недавнего времени мы в самых общих чертах представляли лик планеты, каким он был 300 миллионов лет назад, то есть на карте полушарий могли представить Лавразию и Гондвану — гигантские материки, временами соединявшиеся в один континент — Пангею. Сотрудники отдела плито-тектоники Института физики Земли, возглавляемые О. Сирохтиным, выдвинули предположение, что до Лавразии и Гондваны на планете были другие сверхконтиненты. Временами — на протяжении миллионов лет — они распадались на более мелкие материки вроде теперешних и вновь сплачивались в единый конгломерат.

Первым в истории Земли был единый континент Моногея; в течение миллионов лет он распался и вновь соединился в сверхматерик Мегогея. Затем таким же образом возникла Мезогея и лишь потом — Лавразия и Гондвана. Не вдаваясь в подробности этой гипотезы, скажем только, что основана она на исследовании конвекционных движений магмы, которые определяют движение тектонических плит на поверхности планеты.

Эти движения, в частности, помещали то один, то другой из материков в полярные области. Недаром палеомагнитологи насчитывают несколько бывших магнитных полюсов, находящихся ныне далеко от южного и северного. Считалось, что причиной тому «кувыркание» земного шара. Не логичнее ли было бы, однако, предположить, что это дрейф материков время от времени ставил их в полярные позиции.

К нашей теме это имеет непосредственное отношение. Представьте, что обе полярные области заняты крупными материками. Вместо одной, как теперь, антарктической ледяной шапки у Земли в какое-то время было их две. Есть данные, что тогда океан понизился на 150 метров, а на планете было гораздо холоднее. Все организмы, обитавшие до того на шельфовых глубинах, погибли, а они в ту пору составляли до 3/4 живого вещества на планете. Известно, что кораллы — жители шельфа — несколько раз почти полностью гибли. Примечательно, что два величайших в истории Земли вымирания живого не совпадают по времени с крупными метеоритными ударами, хотя в одном из случаев речь идет о гибели 90 процентов всех видов.

И еще возражение против того, что лишь космические факторы ответственны за формирование жизни на Земле. В позднем девоне отмечена массовая гибель морских животных, но в то же время на суше ничего подобного в тот период не наблюдалось.

Может быть, сходный удар биосфера суши получила в конце девона, когда доминировать стали лиственничные растения. Так называемый листьевой индекс появившейся наземной растительности увеличил эффективность поглощения солнечной энергии в сотни раз — с точки зрения производства зеленой массы. Травоядные получили изобилие корма, безмерно размножились, все съели, тогда пищи стало не хватать, и масса животных погибла от голода.

Сходную ситуацию пережили и наши предки. Когда первобытным людям охота в изобилии приносила мясо разнообразных животных, включая мамонтов, обилие пи

щи сделало племена многолюдными, и вскоре им уже не на кого стало охотиться. Страшный голод опустошил тогда землю, выжили лишь те, кто начал обрабатывать землю, приручать животных.

Академик Б. С. Соколов в речи на открытии палеонтологического конгресса сказал:

«Биосфера в целом подвергалась крупным перестройкам и сопровождалась катастрофическими вымираниями». Но по мнению академика, «удары» по биосфере зарождались в ней самой, то есть имели земное происхождение.

К сожалению, все, о чем шла речь, лишь гипотезы. Прямых доказательств вмешательства в земные дела космических воздействий у нас нет, как и нет убедительных фактов влияния внутрипланетарных сил на ход эволюции.