Среди ученых опять разгорелись споры о судьбе "метеорита Кловис"

Около 13 тысяч лет назад на Земле резко понизилась температура, вымерли мамонты и исчезли первые жители Америки - представители культуры Кловис. В 2007 году американский химик Ричард Файерстоун и его коллеги предложили такому совпадению изящное объяснение: все эти явления, оказывается, были вызваны ударом гигантского метеорита.

С тех пор научное сообщество разделилось на противников и сторонников метеоритной гипотезы, непрерывно опровергающих работы друг друга. Новая статья американских ученых говорит о том, что оснований верить Файерстоуну на самом деле больше, чем кажется.

Климат, звери, люди

Климат на Земле в той форме, которую мы сейчас наблюдаем, сформировался около 10 тысяч лет назад. Перед этим на планете произошло последнее, довольно сильное, но очень короткое в геологических масштабах похолодание. До наступления этого похолодания климат был, в общем-то, практически неотличим от того, в котором человечество живет в исторический период.

Одновременно с похолоданием произошло вымирание большого числа крупных зверей, таких как американские мастодонты, гигантские ленивцы и, конечно же, мамонты. По некоторым оценкам, за этот период на планете исчезло 35 родов млекопитающих и 19 родов птиц. Большинство из них были весьма крупными, по крайней мере крупнее своих переживших катаклизм родственников. Поэтому вымерших зверей обычно называют плейстоценовой мегафауной.

Особенно резко вымирание происходило в Северной Америке. Здесь исчезновение мегафауны совпало по времени с загадочным упадком культуры Кловис - древних людей, знаменитых тонкостью обработки каменных орудий.

Наконечник копья культуры Кловис. Фото Michelle Pemberton

Долгое время считалось, что Кловис были первыми людьми на территории Северной Америки и пришли сюда через замерзший Берингов пролив. Позднее стали появляться сведения, оспаривающие первенство Кловис на территории Америки. Например, были найдены кости мастодонтов со следами обработки, оказавшиеся на 800 лет старше самых древних артефактов Кловис. Позднее на территории Северной Америки обнаружили независимо датированные каменные орудия, явно принадлежащие более примитивной культуре.

Так или иначе главная загадка культуры Кловис заключается не в том, были ли ее представители первыми американцами, а в том, куда и почему они исчезли. Высказывались предположения, что исчезновение древних индейцев было связано с вымиранием мегафауны. Однако непонятно, почему это вымирание привело к упадку культуры именно в Америке, при том что в Старом Свете такого не произошло.

Удар извне

Объяснить три загадочных явления взялся американский химик Ричард Файерстоун, работающий в Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли. Он предложил перенести источник катаклизмов за пределы Земли. Идеи Файерстоуна были основаны на исследованиях археолога Уильяма Топпинга, который обнаружил в отложениях ледникового периода на территории Мичигана микроскопические сферы - металлические частицы, непохожие на обычные земные магнетиты.

Поначалу Файерстоун с коллегами предполагали, что микросферы образовались под действием вспышки нейтронного облучения, вызванной взрывом сверхновой, но от этой версии ученые быстро отказались. Новая, переработанная гипотеза, снабженная большим количеством геологических данных, была опубликована в 2007 году в статье, вышедшей в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences. Публикацию обставили как настоящее медийное событие - задолго до нее была собрана пресс-конференция, на которой авторы доложили результаты своей работы (ее запись можно посмотреть здесь).

По версии Файерстоуна, и вымирание мегафауны, и исчезновение людей Кловис, и наступление последнего ледникового периода - все это было вызвано падением на Землю гигантского метеорита около 12900 лет назад. Удар пришелся на территорию Северной Америки и вызвал там массовые пожары и огненные смерчи. Энергия удара поначалу повысила температуру только локально. Но она растопила большое количество пресной воды, содержащейся в североамериканских ледниках. Попадание пресной воды в Гольфстрим приостановило его течение, из-за этого температура в Северном полушарии понизилась, и на сей раз уже надолго.

Темный мат - граница раннего дриаса. Фото Allen West

Аргументы, которые приводят Файерстоун и его коллеги, основаны на анализе так называемых ранних дриасовых отложений, взятых из нескольких точек Северной Америки. На границе отложений, соответствующих рубежу между теплым аллёрдским периодом и последним ледниковым периодом, ученые обнаружили черные маты - органические отложения темного цвета, которые, по версии авторов, образовались в результате обширных пожаров. В них были обнаружены такие составляющие:

1) мелкодисперсная зола и другие формы углерода, например, фуллерены, а также микроскопические частицы лонсдейлита - импактного алмаза, немного отличающегося строением кристаллической решетки; 2) повышенное содержание радиоактивных изотопов; 3) повышенную концентрация никеля и редкоземельного иридия; 4) магнитные металлические микросферы.

Происхождение всех этих составляющих, по мнению Файерстоуна, нельзя объяснить иначе как ударом гигантского метеорита, на несколько порядков превышавшего по массе Тунгусский. А если это так, то, за отсутствием других объяснений, метеоритная версия похолодания, вымирания мегафауны и исчезновения Кловис становится весьма убедительной.

Ударная критика

Неудивительно, что СМИ благосклонно отнеслись к гипотезе Файерстоуна. Катастрофа в качестве объяснения куда интереснее, чем, скажем, вымирание мегафауны, вызванное экологическими изменениями.

Научное же сообщество восприняло гипотезу очень прохладно, хотя и отнеслось к ней достаточно серьезно, чтобы начать проверку. Геологи стали проверять и перепроверять опубликованные данные и повторять описанные Файерстоуном процедуры анализа отложений.

Почти сразу стали появляться работы, говорившие о том, что обнаруженные в отложениях компоненты, которые авторы гипотезы рассматривали в качестве доказательств падения метеорита, могли сформироваться и без внеземного вмешательства.

Американский лев. Реконструкция Sergiodlarosa. Нажмите, чтобы увеличить.

Например, те черные маты, которые якобы являются свидетельством пожара, по мнению скептиков, могли образоваться в отложениях древних болот во время изменения климата. Кроме того, пик радиоактивности в отложениях не может служить прямым доказательством падения метеорита, так как в других подобных случаях повышения радиоактивности не происходило. Непонятна также конкретная физическая основа этого повышения.

Ученые указывали на то, что микроскопические алмазы, которые, по Файерстоуну, образовались в результате действия ударной волны, вполне могли сформироваться на Земле в ходе естественных геологических процессов.

Наконец, углеродные микросферы, которые авторы рассматривали как доказательство удара метеорита наряду с другими подобными магнитными частицами, оказались спорами грибов и окаменевшими экскрементами членистоногих.

Все дело в шариках

Однако, пожалуй, самая интересная научная дискуссия развернулась вокруг судьбы магнитных микросфер, которые Файерстоуну удалось обнаружить в граничном слое раннего дриаса. Они представляют собой микроскопические (размером в 30-50 микрометров) металлические шарики, состоящие из железа, никеля, алюминия и других металлов.

В принципе подобные частицы могут возникать в результате извержения вулканов, биогенным путем или, например, в лабораторных условиях. Встретить их можно в разных породах почти по всей планете, правда, в крайне низкой концентрации. В исходной публикации Файерстоуна указывалось, что в черных матах наблюдался резкий пик концентрации микросфер, и этот факт приводился в качестве одного из аргументов в пользу падения метеорита. Авторы полагали, что металлические шарики образовались из материала астероида при его распаде в атмосфере.

Аллен Вест, один из приятелей Фаейрстоуна, обнаружил бивни мамонта, на которых якобы остались следы попадания микросфер в виде обожженных точек. Они находились только с верхней стороны бивней, а их химический анализ показал соотношение элементов, характерное для астероидов. При этом возраст костей почти в два раза превышал предполагаемую дату падения метеорита, но сторонники Файерстоуна списали это на погрешности радиоуглеродного метода.

Независимые группы ученых неоднократно пытались воспроизвести данные Фаейерстоуна в отношении микросфер. До настоящего момента вышло семь подобных статей. В пяти из них это в целом удалось, однако авторы двух масштабных работ не нашли никакого пика в концентрации микросфер, а в некоторых случаях и вовсе не смогли их обнаружить.

На этой неделе появилось еще одно исследование, посвященное анализу микросфер. К радости сторонников метеоритной гипотезы, авторы показали, что методики выделения и анализа микросфер у скептиков и команды Файерстоуна значительно отличались. Именно из-за этого скептикам и не удалось воспроизвести результаты, опубликованные в 2007 году.

Магнитные микросферы. Фото из статьи LeCompte et al., 2012

Авторы новой работы результаты Файерстоуна подтвердили, по крайней мере, на той выборке, с которой они имели дело. Геологи изучили не только концентрацию микросфер в отложениях, но и их внешнюю и внутреннюю структуру. Для этого ученые применили травление фокусированным ионным пучком: индивидуальные микросферы облучали потоком ионов, работающим как микроскопический нож. Такой метод и позволил изучить внутреннюю структуру микросфер - этого до сих пор не делали ни сторонники, ни противники метеоритной гипотезы.

По мнению авторов этого исследования, структура микросфер говорит о том, что в ходе их образования металл быстро нагревался, а затем стремительно охлаждался. Это практически исключает все альтернативные версии происхождения частиц, за исключением разве что вулканической. Однако, если бы микросферы образовались в результате извержения вулкана, их должен был бы окружать вулканический пепел, которого ни в одном из исследованных мест обнаружено не было.

Впрочем, авторы новой работы не делают слишком далеко идущих выводов. Их исследование касается только природы микросфер, которая свидетельствует о наличии метеоритного удара. Данные не говорят о том, когда именно он произошел. К сожалению, напрямую датировать металлические частицы невозможно - их возраст определяется только на основании анализа сопутствующих пород.

Кроме того, само наличие свидетельств удара ничего не говорит о его последствиях. Нельзя точно определить, были ли они настолько катастрофическими, как это утверждают сторонники Файерстоуна, или и вовсе не повлияли ни на климат, ни на первую человеческую культуру в Америке.

В любом случае ясно, что споры геологов, которые вот уже шестой год продолжаются на страницах научных журналов, на этом не закончатся. В 2011 году один их активных противников Файерстоуна Николас Пинтер собрал все опубликованные данные по критике метеоритной гипотезы под заглавием "The Younger Dryas impact hypothesis: A requiem". Не прошло и года, как стало ясно, что служить реквием метеоритной гипотезе пока рано.