Как выжить после падения астероида Чикшулуб
Предположим, вы хотите пожить в палатке среди дикой природы, где днем ярко светит солнце, а теплыми ночами можно поглазеть на звезды. И вы отправляетесь в путешествие на 66,5 млн лет назад во времени, в очень-очень поздний меловой период, когда климат был настолько теплым, что в Арктике росли пальмы, а по земле ходили самые знаменитые и страшные динозавры из когда-либо живших.
Вы увидите, как пресловутый тираннозавр охотится на трицератопса, а восьмидесятитонный аламозавр поедает листья с сорокафутовых (ок. 12 м) деревьев. Рядом похожий на танк анкилозавр сокрушает противников «палицей» на кончике хвоста, как грушей для сноса зданий. А в один из вечеров, когда вы устроитесь на ночлег, на небе Северного полушария появится новая звезда.
Она не вспыхнет, не разгорится, не полыхнет за горизонтом. Сперва она будет такой же неподвижной и мерцающей, как и все остальные звезды, но через несколько часов вы посмотрите еще раз, и вам покажется, что она стала немного ярче. На следующую ночь она станет самой яркой звездой на небе. Затем она затмит своим светом планеты, потом Луну и даже Солнце. После она прорвется сквозь атмосферу, врежется в Землю и высвободит в 100 миллионов раз больше энергии, чем самая мощная термоядерная бомба.
День, когда астероид Чикшулуб врезался в то самое место на полуострове Юкатан в Мексике, где сейчас находится носящий его имя небольшой городок, стал самым значимым моментом в истории на нашей планете. В доисторическую наносекунду пришел конец царствованию динозавров и началось развитие млекопитающих. Столкновение уничтожило не только всех динозавров (за исключением нескольких летающих видов, гнездящихся на земле), но и всех наземных млекопитающих размером больше енота. В одно мгновение на Земле начался один из самых апокалиптических периодов в ее истории.
Смогли бы вы выжить в такой момент? Попробуйте…
Если вы правильно выберете континент и разобьете свой лагерь не где попало, а на нужной высоте и в нужное время, то у вас есть шанс спастись. Так считает Чарльз Бардин, климатолог из Национального центра атмосферных исследований, который смоделировал последствия падения этого астероида для журнала Proceedings of the National Academy of Sciences. Даже если в момент падения астероида вы будете находиться на противоположной удару стороне земного шара (в противном случае у вас нет шансов), он рекомендует действовать быстро. Как только услышите звуковой удар (не волнуйтесь, вы его услышите отовсюду, где бы ни оказались), бегите на возвышенность и ищите убежище под землей. И поторопитесь.
Это может показаться алармистской болтовней. Какой смысл прятаться от удара камня размером с город, упавшего в 10 000 милях (более 16 000 км) от вас? Вы будете не первым, кто ошибется, недооценив астероиды. Тот факт, что астероиды могут приводить к катаклизмам, был принят во внимание лишь после Первой мировой войны. До этого большинство астрономов с блаженной наивностью полагали, что массивные столкновения, подобные чикшулубскому, просто невозможны.
Когда в 1609 году Галилей наставил свой телескоп на Луну и разглядел на ее поверхности идеально круглые кратеры, астрономы стали задаваться вопросом, как они образовались. Некоторые ученые, в том числе немецкий астроном начала XIX века Франц фон Паула Груйтуйзен, считали, что причиной образования кратеров являются удары небесных тел (метеоритная гипотеза). Но большинство ученых отвергали это предположение на основании обескураживающе простого факта: кратеры на Луне почти идеально круглые. Любой, кто хоть раз бросал камень в грязь, может сказать, что след от удара имеет неправильную форму – он продолговатый, овальный и неровный. (Груйтуйзену к тому же привиделись в этих кратерах коровы, пасущиеся на лунных пастбищах, и это не пошло на пользу его гипотезе.) Еще больше вводило в заблуждение теоретиков то, что астрономы якобы разглядели небольшие горы в центре каждого кратера. Таким образом, в течение трехсот лет большинство астрономов и физиков верили по крайней мере в два факта о нашей Луне: 1) коровы на Луне не пасутся; 2) отметины на Луне – это жерла вулканов, и метеориты здесь ни при чем. Первый факт до сих пор остается верным, даже если использовать телескопы последнего поколения, но второй начал давать сбои, когда перед самой Первой мировой войной была обнаружена существенная разница между следами от крупных взрывов и брошенных камней.
В начале 1900-х годов астрономы, в том числе российский астроном Николай Александрович Морозов [5], начали наблюдать за кратерами от взрывов и сделали поразительное открытие: крупные взрывы отличаются от брошенных камней по ряду признаков, но самое главное (по крайней мере в отношении внешнего вида нашей Луны) – они оставляют совершенно круглые кратеры независимо от угла падения. Как писал Морозов в 1909 году после проведения ряда экспериментов, падение астероида «разнесет пыль во всех направлениях независимо от их поступательного движения – точно так же, как происходит при падении артиллерийских снарядов на рыхлую землю». После открытий Морозова лунные кратеры стали казаться не доброкачественными остатками отдаленного геологического процесса, а круглыми предвестниками апокалипсиса.
Еще до открытия Морозова сторонники вулканической теории Луны, такие как декан гарвардской Научной школы Лоуренса Натаниэль Шалер, понимали, что падение астероида может быть разрушительным. «Падения болида диаметром даже 10 миль (ок. 16 км)… было бы достаточно для уничтожения органической жизни на Земле», – писал Шалер в 1903 году. Однако большинство астрономов считали, что это чисто теоретическое предположение, отчасти потому, что, как отмечал Шалер в защиту теории лунного вулканизма, само существование человечества доказывало невозможность подобного столкновения.
Расчеты Морозова изменили ситуацию. Узнав истинное происхождение шрамов на Луне, не нужно быть астрономом или даже владеть телескопом, чтобы прийти к отрезвляющему выводу, что столкновения с астероидами происходят с тревожной частотой. Шалер оказался в некотором смысле прозорливо неправ. Астероид почти такого же размера, как им описанный, действительно столкнулся с Землей и уничтожил доминирующий на планете вид. Только вместо того, чтобы уничтожить людей, он расчистил эволюционный путь для плацентарного млекопитающего размером с землеройку, которое со временем стало ползать, ходить и даже замышлять поход с палатками в зону апокалипсиса.
Тот факт, что землеройка смогла выжить, наводит на мысль, что и у таких млекопитающих, как мы, тоже есть шанс. К сожалению, землеройка обладала рядом преимуществ, позволивших ей пережить апокалипсис, которые впоследствии были утрачены человеком. Они питались насекомыми, зарывались в норы, спасаясь от жары, и имели мех, который мог согреть их в последующее морозное десятилетие. Вы можете освоить некоторые из стратегий выживания землеройки, например зарыться в землю и включить насекомых в свой рацион. Но эволюция лишила вас всего остального, и даже подвижные большие пальцы не помогут, когда мерцающая звезда войдет в атмосферу со скоростью примерно 12,5 мили/с (ок. 20 км/с).
При взаимодействии с объектами с такой скоростью земная атмосфера ведет себя, как вода. Небольшие камни, называемые метеорами, попадают в атмосферу, как галька в пруд; они замедляются уже на больших высотах, либо сгорают от трения о воздух, либо замедляются на малой высоте. Но астероид Чикшулуб размером с гору врезался в нашу атмосферу, как булыжник в лужу. Он сохранил свою скорость до самого столкновения, пройдя через 60 миль (96 км) атмосферы примерно за 6 секунд. Когда астероид просвистел над территорией современной Центральной Америки, он грохнулся с таким звуком, что континенты содрогнулись.
Астероид падал так быстро, что даже воздуху не поздоровилось. В условиях сильного сжатия воздух практически мгновенно нагрелся на тысячи градусов, так что еще до падения астероида в мелководном море, покрывавшем полуостров Юкатан в поздний меловой период, испарилась большая часть воды. Спустя миллисекунды камень пронесся сквозь оставшуюся воду и врезался в морское дно со скоростью более 10 миль/с (16 км/с). В это мгновение практически одновременно произошло несколько процессов.
Во-первых, падающее небесное тело оказало настолько сильное давление на почву и породу, что они не разлетелись и не рассыпались, а потекли, как жидкость. Благодаря этому эффекту нам довольно просто визуализировать образование кратера, поскольку волнообразные движения Земли почти в точности повторяют двойной всплеск от теннисного мяча, угодившего в бассейн на заднем дворе вашего дома. За первоначальным всплеском, направленным во все стороны, последовал отложенный вертикальный выброс, когда дно впадины, образованной столкновением, отрекошетило.
В бассейне весь этот процесс происходит за считаные секунды. В Чикшулубе он занял около 10 минут, но разница не в скорости, а в масштабе. После столкновения образовалась стена высотой более 20 миль (32 км) из выдавленной астероидом почвы; первая впадина чуть не пробила мантию Земли, а когда она вернулась наверх, образуя тот самый «вертикальный выброс», земная порода взлетела со скоростью 1000 миль/ч (1609 км/ч) на высоту большую, чем гора Эверест. За несколько минут эта гора почти полностью разрушилась в результате серии вторичных взрывов, но оставила за собой холм, называемый «пиковым кольцом» кратера – то самое образование, которое так запутало первых исследователей Луны.
В тот самый момент, когда астероид ударил по Юкатану и оказал давление на породы морского дна, кинетическая энергия камня весом 7,5 млрд тонн, движущегося со скоростью 10 миль/с (16 км/с), в одно мгновение превратилась в тепловую.
Конечно, умозрительно сразу и не поймешь, почему камень, ударяясь о другой камень, выделяет тепло, но с термодинамической точки зрения тепло – это просто движение молекул. Чем быстрее движение молекул, тем выше температура. Молекулы можно привести в движение любым способом, но, если по ним ударить, результат не заставит долго ждать – вот почему молоток нагревается после забивания гвоздя. Но если при ударе молотком выделяется примерно 0,0001 кДж энергии, то Чикшулуб выдал примерно 1 300 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 кДж. В результате удара молекулы земной породы и воздуха разогрелись до температур выше, чем температура поверхности Солнца.
«Это можно сравнить только с термоядерным взрывом на небольшой глубине. Но все зависит от масштабов: при падении некоторых метеоритов может выделиться гораздо больше энергии, чем от взрыва, – говорит планетолог Элизабет Зильбер. – В случае Чикшулуба выделение энергии было в 100 млн раз сильнее. Если бы этот астероид упал в том же месте сегодня, ударная волна убила бы вас в Техасе, оглушила бы в Нью-Йорке и выбила бы стекла в Буэнос-Айресе».
Камень ударил по Земле. Волны в земной коре распространялись от места падения со скоростью 2,5 мили/с (4 км/с). Затем эти волны вызвали землетрясения с разломами на всех континентах. Если вы находитесь на другом конце света, то ощутите подземные толчки через 30 минут после падения астероида. Не приближайтесь к берегам крупных водоемов, где землетрясения могут вызвать сейши, похожие на цунами, в изолированных водоемах, таких как фьорды или озера. Да и от пляжа лучше держаться подальше.
Столкновение вызвало множество цунами высотой с огромные небоскребы. Первые из них обрушились на побережье Мексиканского залива уже через час. Волны высотой от 600 до 1000 футов (от 183 до 304 м) накрыли территорию современной Мексики и юга США и затопили десятки километров земли. Волны на время изменили направление течений рек, вздыбив их русла, как 30-футовые (девятиметровые) приливные волны (боры).
Цунами обогнули Восточное побережье, обрушились на восточный берег США и через 6 часов после столкновения поднялись в виде водных стен высотой 600 футов (183 м) в Европе, Африке и на побережье Средиземного моря. В течение 15 часов после столкновения волны достигли всех берегов планеты.
Эти цунами значительно усложняют вашу стратегию выживания, ведь если бы не они, вам бы лучше было оставаться поближе к побережью океана. Океан служит отличным изолятором Земли, сглаживающим резкие перепады температур, следующие за столкновениями с мощными астероидами. В случае с Чикшулубом температурные качели начались с сильной жары.
Когда астероид пробил дыру в земной коре, по баллистическим траекториям взлетели 25 трлн тонн обломков полуострова Юкатан. Некоторые из этих обломков разлетелись со скоростью, превышающей вторую космическую, и, покинув гравитационное притяжение Земли, устремились к Солнцу или нацелились на другие планеты и их спутники в качестве метеоров. Тысячи камней, выброшенные вверх из Юкатана, в конечном итоге упали на Марс, а некоторые даже на спутники Юпитера, но большинство обломков вернулось на Землю в течение часа. Эти похожие на стекло куски породы, называемые тектитами, – некоторые размером со школьный автобус, но большинство размером с небольшой шарик – облетели Землю со скоростью 100−200 миль/ч (160−320 км/ч).
Независимо от того, в какой точке Земли вы находитесь, вам необходимо найти укрытие от этого огненного града. Чарльз Бардин предлагает укрыться в пещере.
Падая, эти стеклянные пули при трении об атмосферу испускали достаточно термической радиации, чтобы по всей планете вспыхнули пожары. По некоторым оценкам, температура этих вернувшихся обратно «угольков» была равна температуре домашней духовки в режиме «гриль». По всему миру сгорела большая часть деревьев, и, возможно, именно поэтому после столкновения выжили только гнездящиеся на земле виды птиц. Из животных покрупнее выжили только те, которые смогли укрыться от жары – зарывающиеся в землю мелкие млекопитающие, змеи и ящерицы или те, что могли скрыться в воде, – крокодилы и черепахи.
Поэтому, даже если вы находитесь на другом конце света, вам необходимо где-то спрятаться от первичного теплового удара.
Бардин, как было сказано выше, предлагает найти пещеру поглубже.
Ну и последний «подарочек» динозаврам (и вам заодно) – Чикшулуб, как нарочно, угодил на территорию, богатую нефтью и серой. В результате столкновения в атмосферу было выброшено 100 млрд тонн испарившейся серы и в 10 000 раз больше воды, чем в озере Верхнем. Сера и вода затем сконденсировались в огромные грозовые облака и вернулись на землю кислотными дождями. Севернее континенты накрыли снежные шторма: в день выпадало десятки футов (1 фут – ок. 30 см) снега. Но глобальное затопление продолжалось недолго, поскольку, помимо воды, Чикшулуб испарил и отправил в воздух такое количество нефти, что можно было бы наполнить 150 футбольных стадионов. Эта нефть сконденсировалась в стратосфере в виде сажевого слоя, который словно вымазал Землю черной краской.
В отличие от серы и дыма лесных пожаров, этот слой углерода циркулировал выше уровня облаков и не возвращался на землю с дождем. И если огромные шлейфы дыма от лесных пожаров были очищены дождями уже через несколько недель, то слой сажи и не думал исчезать. Из-за этого количество солнечного света, достигавшее Земли, сократилось на 90 % и оставалось на этом уровне как минимум на три года, надолго охладив температуру на планете. Среднегодовые температуры упали почти до 50 градусов по Фаренгейту (10 °C).
Единственное место, куда можно уехать, чтобы пережить подобное глобальное похолодание, – это тропические острова Мадагаскар, Индия (в то время она была островом) и Индонезия. Эти экваториальные оазисы помогут вам найти себе в пищу немного растений и животных, к тому же, согласно климатическим моделям, это единственные места на Земле, где оставалась пресная вода. Из-за глобального похолодания испарение фактически прекратилось, а количество осадков уменьшилось на 80 %. Практически все остальные места на Земле, кроме тропических островов, превратились в пустыню.