Астероидная пыль может объяснить истинную причину гибели динозавров

Фото из открытых источников

Новое исследование показывает, как расплавленная порода и мелкая пыль астероида могли вызвать интенсивный глобальный тепловой импульс после столкновения 66 миллионов лет назад. Результаты исследования были опубликованы в Journal of Geophysical Research: Biogeosciences .

Шестьдесят шесть миллионов лет назад массивный астероид столкнулся с Землей и способствовал истреблению нептичьих динозавров. Ученые до сих пор спорят о том, какая именно часть удара привела к гибели людей, поскольку взрыв и сам огненный шар не затронули большую часть планеты.

Новое исследование предполагает, что ответ кроется в тепле: капли расплавленной породы падали с неба в течение нескольких часов, а пыль астероида удерживала большую часть их тепла у поверхности.

«Вероятно, это больше напоминало ад, чем Венеру», — сказал профессор Брэндон Джонсон из Университета Пердью. Он добавил, что пылевое облако заслонило бы дневной свет.

Любое животное, не способное видеть инфракрасный свет, увидело бы только темноту и красное свечение от пожаров.

Этот камень упал в море недалеко от того места, где сейчас находится полуостров Юкатан, 66 миллионов лет назад. В компьютерной симуляции, проведенной командой, метеорит имел диаметр около 8 миль и врезался в Землю со скоростью примерно 45 000 миль в час.

В результате удара огромное количество породы превратилось в горячий газ. Этот газ поднялся над атмосферой, остыл и сконденсировался подобно водяному пару. Однако вместо капель дождя образовались крошечные камешки размером примерно с крупинку поваренной соли.

Бусинки разлетались по дугам высоко над Землей, достаточно далеко, чтобы пересечь планету. Падая обратно сквозь атмосферу, воздух замедлял их и превращал большую часть их скорости в тепло. В конечном итоге они расселились по всему миру тонким слоем.

Примерно 44 процента этой породы так и не превратились в капли. Она осталась в газообразном состоянии, потому что облако истончилось слишком быстро, чтобы конденсироваться. Газ замедлился, достигнув верхних слоев атмосферы, в то время как более тяжелые частицы продолжали двигаться со скоростью в несколько миль в секунду, увеличивая свою скорость.

Исследователи рассчитали значение коэффициента разделения, равное 0,565, где 1 означает полное разделение газа и шариков. Оставшийся газ продолжал охлаждаться и превратился в мелкую пыль – примерно 1,8 триллиона тонн.

В Танисе, штат Северная Дакота, в день удара метеорита пресноводные рыбы были захоронены с бусинками в жабрах. Над рыбой находится слой глины, насыщенный иридием — металлом, редко встречающимся в земной коре и распространенным в астероидах. В нем нет никаких бусин. В бассейне Ратон собственный материал астероида проявляется лишь в виде тонкого слоя пыли. Этот слой образовался спустя годы или десятилетия после удара.

В команду была привлечена Александрия Джонсон из Университета Пердью, изучающая облака на Земле и других планетах. Она работала, основываясь на измерениях мелкой пыли астероида Танис, где другая группа исследователей уже провела измерения этих частиц. Большая часть этой пыли по объему состояла из зерен размером 2,88 микрона, что почти в 90 раз меньше, чем одна из гранул. 

Затем Джонсон рассчитала, сколько тепла может пройти через такой слой. Практически ничего. В десятичном виде её ответ содержит 267 нулей перед первой цифрой.

«Меня удивило, насколько хорошо эта пыль предотвращает утечку радиации в космос», - отмечает Джонсон.

В более ранних моделях падающих шариков температура у поверхности земли достигала пика в 5 кВт/м² или более. Исследователи, разработавшие эти модели, сравнили её с температурой в духовке, включенной в режим гриля. Такая высокая температура опасна для тонкокожего животного на открытом воздухе, но её недостаточно, чтобы вызвать повсеместные пожары.

В статье 2013 года, опубликованной в том же журнале, было обнаружено практически полное отсутствие теплового импульса на расстоянии более 8000 км от места удара. В более ранних работах отсутствовала информация о мелкой пыли, образовавшейся в результате столкновения с астероидом.

Трава, сосновые иголки и лишайник загораются при мощности 8 кВт/м² менее чем за минуту. В модели с пылью поверхность подвергалась гораздо большему нагреву. Сухую древесину разжечь сложнее. Исследователи подсчитали, что для горения в течение полных 20 минут требуется 20 кВт/м², и импульс, возможно, никогда не достиг бы этого значения. Пожары могли бы начаться на более мелких горючих материалах.

Для животных исследователи использовали показатель, характерный для человека. Доза в 10 кВт/м² в течение 150 секунд каждый раз убивает человека, а в модели животное на открытом воздухе получало в 17 раз большую дозу.

«Радиационный импульс превышал бы пороговое значение, при котором облучение смертельно для человека на 100 процентов, примерно в течение получаса», — говорит Джонсон.

Авторы считают, что жара обожгла кожу динозавров, и тепловой удар также стал причиной смерти некоторых животных.

«Любое животное, способное укрыться, могло пережить первоначальный тепловой импульс», - поясняет Джонсон.

Он сказал, что у животных, которые умеют рыть норы, плавать, прятаться в пещерах или в грязи, хорошие шансы на выживание. Животные, которые выжили, соответствовали этому шаблону, добавил он.

Дуглас Робертсон, соавтор новой статьи, еще в 2004 году утверждал, что среди сохранившихся линий были животные, способные укрываться от жары, зарываясь в норы или заходя в воду. Птицы — единственная сохранившаяся ветвь динозавров. Растения же выжили в виде корней и захороненных семян.

Для этой статьи не было найдено ничего нового. Команда пересчитала тепловой импульс на основе моделирования и измерений пыли, опубликованных другими группами. На данный момент только на двух участках зафиксировано, что пыль от удара астероида прибыла после появления этих бусин.

У исследователей не было аналога порога летальной температуры в меловом периоде, поэтому они использовали данные, полученные от людей. Теперь им нужны данные измерений астероидной пыли из других мест, чтобы проверить, подтвердится ли эта закономерность.

Никто еще не сжигал настоящее лесное топливо при импульсе подобной формы. Эксперимент 2015 года показал, что нарастающий и спадающий импульс воспламеняет топливо иначе, чем постоянный. В новом исследовании смоделированный тепловой импульс оказался сильнее и длился дольше, чем тот, который был протестирован в предыдущем эксперименте.