Последствия удара Жаманшина были гораздо более разрушительными, чем считалось

Фото из открытых источников

Земля и ход жизни на Земле были сформированы столкновениями с астероидами. Ученые обнаружили связи между масштабными столкновениями и изменениями климата, которые навсегда изменили планету. Но чем дальше ученые изучают прошлое, пытаясь понять эти изменения, тем сложнее им установить взаимосвязь.

Ударные кратеры на Земле недолго сохраняют свою форму. При изучении древних кратеров исследователи имеют дело с разрушенными структурами, которые не раскрывают всех секретов ударного объекта. Размер ударного объекта, угол удара, скорость и даже его состав могут изменить форму кратера, что затрудняет определение энергии удара, а энергия удара имеет решающее значение для понимания того, как столкновения повлияли на жизнь на Земле.

Считается, что ударный кратер Жаманшин в Казахстане является самым недавним случаем высокоскоростного удара, приведшего к образованию кратеров. Ударное тело столкнулось с Землей около 900 000 лет назад в плейстоцене. Возможно, это вызвало ядерную зиму, но ученые считают, что оно было недостаточно мощным, чтобы спровоцировать массовое вымирание.

Кратер Жаманшин виден на поверхности и имеет диаметр около 14 км. Убеждение в том, что он не был достаточно мощным, чтобы вызвать экстремальные последствия, в значительной степени основано на этом размере кратера. Но новые исследования ставят под сомнение эти измерения, что, в свою очередь, ставит под сомнение последствия удара. Мог ли удар Жаманшина вызвать более мощные изменения, чем считалось ранее?

Новое исследование называется «Ударное событие Жаманшин: потенциальные последствия для реакции окружающей среды и биологических связей на Земле и за ее пределами». Оно было отправлено в журнал Planetary Science Journal и в настоящее время доступно на сайте arxiv.org. Ведущий автор — Джеймс Гарвин из Управления научных исследований и разведки в Центре космических полетов имени Годдарда НАСА.

Существует несколько сложных ударных кратеров, образовавшихся за последний миллион лет, и все они в разной степени разрушены эрозией. «Жаманшин — самая молодая (< 0,90 млн лет) и, вероятно, наиболее хорошо сохранившаяся сложная ударная структура из всех известных в земной летописи за последний миллион лет», — пишут авторы.

Может показаться сложным неправильно определить размер ударного кратера, особенно того, который образовался всего 900 000 лет назад. Но ведущий автор исследования Гарвин уже много лет утверждает, что некоторые кратеры, включая Жаманшин, на самом деле являются многокольцевыми, причем внешние кольца расположены на большом расстоянии от легко различимых внутренних колец. Эти кольца не выделяются на визуальных изображениях, но методы дистанционного зондирования, такие как LiDAR, могут их обнаружить.

«Анализ, разработанный для уменьшения неопределенности в размерах структуры Жаманшин с использованием топографических данных высокого разрешения, показал, что она, вероятно, образовала многокольцевой кратер диаметром около 26,5 км», — пишут авторы. «Это как минимум в два раза больше, чем нынешние наилучшие оценки».

Исследователи измерили высоту небольших вершин в районе главного кратера, чтобы определить размер внешних колец.

Они также использовали пять различных типов цифровых моделей рельефа (ЦМР), полученных с помощью лидара и других источников данных, чтобы определить диаметр всего кратера.

Размер имеет значение для кратеров, поскольку он напрямую связан с энергией удара. Если кратер Жаманшин в два раза больше, чем предполагалось, то энергия его удара и воздействие на Землю также были гораздо более выраженными.

«При использовании различных размеров, скоростей, составов и углов удара ударных частиц, такие удары обычно приводят к кинетической энергии более 240 000 мегатонн (тротила)», — объясняют исследователи. Суммарная взрывная мощность обеих атомных бомб времен Второй мировой войны составляла всего около 35 килотонн.

Это ставит удар Жаманшина в один ряд с другими более мощными взрывами в истории Земли, такими как извержения в Йеллоустонской кальдере. Эти события были достаточно мощными, чтобы вызвать глобальные климатические изменения. «Двукратное различие в размерах Жаманшина увеличивает выход кинетической энергии в 7-10 раз, что приводит к значительно более серьезным экологическим последствиям», — пишут исследователи.

По мнению исследователей, изучение Жаманшина в этом контексте имеет решающее значение, поскольку он мог быть причиной резких климатических изменений с биологическими последствиями, произошедших около 900 000 лет назад. «Количественное изучение высокоскоростных воздействий Земли имеет важное значение, поскольку они могли повлиять на популяции растений и животных в условиях различных экологических проблем в периоды известных климатических изменений», — объясняют Гарвин и его коллеги.

Проблема в том, что внешние кольца кратера Жаманшин плохо видны. Предыдущие исследования Гарвина и других показали, что кратер был изменен эрозией. Исследования также показывают, что область внешних колец покрыта лёссом. Лёсс — это переносимый ветром ил, образовавшийся во время последнего ледникового периода, когда ледники измельчали камни в пыль. Согласно этим исследованиям, лёсс полностью скрывает внешние кольца кратера.

«Накопление повсеместного лёсса на поверхности ландшафта ещё больше сглаживает его рельеф по сравнению с другими современными сложными кратерами», — объясняют авторы. Стоки из близлежащего Аральского моря также могут помочь объяснить, почему полные размеры кратера трудно определить.

Итак, если столкновение при Жаманшине было намного мощнее, чем считалось, что это значит для нашего понимания Земли в то время?

«Экологические последствия образования ударного кратера диаметром около 26,5 км в период около 870 000 (± 20 000) лет до нашей эры (ранний переходный период среднего плейстоцена) ранее не рассматривались», — пишут авторы. «Продолжительность событий после удара и то, имели ли они последствия для региональных (или более широких) биологических систем, в настоящее время неизвестны и не установлены».

Авторы пишут, что дальнейший анализ климатических данных этого периода, включающих пыльцу, споры и даже окаменелый планктон, может выявить любые биологические последствия удара метеорита Жаманшин. «Известные данные об ударах метеоритов на Земле за последний миллион лет имеют важное значение для эволюции биологических систем на планете, и дополнительные усилия по раскрытию этой неполной истории крайне необходимы, учитывая ключевые цели, связанные с защитой планеты Земля», — поясняют исследователи.

Исследователи обнаружили изменения на Земле после удара метеорита Жаманшин. Удар произошел в середине плейстоцена, когда поведение ледников Земли значительно изменилось. Эти два события могут быть связаны, но на данный момент нет прямых доказательств причинно-следственной связи. «Продолжительность событий после удара и то, имели ли они последствия для региональных (или более широких) биологических систем, пока неизвестно и не установлено», — пишут авторы.

По мере изменения климата меняется и ландшафт. Климатические, ландшафтные и биологические изменения взаимосвязаны, что не удивит читателей Universe Today. Хотя космические объекты, сталкивающиеся с Землей, имеют внешний источник, после столкновения они становятся частью этих взаимосвязанных циклов и причинно-следственных связей. Точное место Жаманшина в этой системе неясно, но если он был намного мощнее, чем предполагалось изначально, то, должно быть, сыграл свою роль.

«Эти предварительные результаты, хотя и многообещающие, требуют дальнейших исследований в форме региональных геофизических изысканий, подобных тем, которые проводились на сложных ударных структурах, таких как Хотон и другие, включая ударное событие в Рисе около 14,8 млн лет назад», — пишут авторы.

Если эти результаты позволят лучше понять реальные размеры ударных кратеров, то они будут применимы и к другим планетам.

«Расширение этой работы на самые последние сложные многокольцевые ударные события на Марсе — еще одна плодотворная область исследований, которую следует рассматривать в астробиологическом контексте и в поддержку приоритетных направлений программы НАСА по исследованию космоса от Луны до Марса», — заключают авторы.