Метеориты прилетают к нам из-за пределов атмосферы с того самого момента, как Земля из облака камней и пыли стала планетой и этой самой атмосферой обзавелась, и оставляют весьма заметные следы. Чем не пришельцы? Познакомимся с некоторыми из них.
Как ищут метеоритные кратеры и зачем
Самый простой способ найти кратер — визуальный: у природы относительно немного способов создать круглые или кольцевые структуры большого размера (диаметром от десятков метров до сотен километров) с углублением в центре и валом вокруг. И если вы видите что-то такое, лично или изучая спутниковые снимки, то у вас есть повод пометить обнаруженную структуру как вероятный ударный, или импактный, кратер.
Как же проверить ваше предположение? Проведя геологический анализ объекта. Встреча космического гостя с поверхностью Земли (объекты тяжелее 1000 тонн атмосферой практически не задерживаются) обычно оказывается весьма теплой: температура в месте удара достигает 15 000 °С, давление — миллионов атмосфер.
Распространение энергии удара создает в породах в районе контакта весьма специфические геологические структуры, расплавляет и испаряет минералы, а сами метеориты (или астероиды, если речь идет об очень крупных пришельцах), которые часто не переживают теплого приема и уничтожаются, оставляют на месте встречи нехарактерные для этой местности и вообще земной коры химические элементы.
Следовательно, отличить метеоритный кратер от, например, кальдеры вулкана в таком случае поможет поиск характерных геологических структур, пород и прочих специфических объектов, например тектитов — кусочков природного стекла метеоритного, астероидного или кометного происхождения.
Дополнительным признаком именно метеоритного происхождения кратера будет наличие геомагнитной и/или гравитационной аномалии. Именно они помогли, к примеру, найти и идентифицировать 180-километровый кратер Чиксулуб на полуострове Юкатан, полностью скрытый от человеческих глаз эрозией, почвой и частично водами Атлантики и илом. Аномалии обнаружили случайно в ходе геофизических исследований и уже потом обнаружили дополнительные геологические подтверждения падения астероида.
Наконец, еще одним свидетельством того, что вы обнаружили именно метеоритный кратер, будут эффекты, сопровождающие катастрофический удар чего-нибудь тяжелого о Землю: остатки поваленного леса, следы цунами, выброса в атмосферу пепла и пыли, массовое вымирание живых существ (если метеорит очень большой), а также свидетельства очевидцев — хотя бы и записанные в виде эпосов, мифов, сказаний.
Люди помнят
Несмотря на то что удары небольших метеоритов о поверхность Земли случаются в наше время 5–10 раз в год, а крупных (как Челябинский) — раз в несколько лет, вблизи мест, населенных людьми, это происходило и происходит нечасто.
Тем интереснее исследовать, как крупные импактные явления отражаются в разного рода документах. Вот взять небольшой «уютный» ударный кратер Каали, что на эстонском острове Сааремаа: когда он и его меньшие собратья образовались при падении расколовшегося в воздухе метеорита весом от 20 до 80 тонн, на севере Европы уже жили люди — дело было, по мнению ряда ученых, в середине 1-го тысячелетия до н. э. (справедливости ради отменим, что, по другим оценкам, импактное событие на острове могло произойти в диапазоне от 3,5 до 7,0 тыс. лет назад).
Так как при ударе высвободилась энергия, эквивалентная энергии ядерного удара по Хиросиме, не заметить такое было довольно сложно, особенно учитывая многочисленные «спецэффекты», последовавшие за ударом: поваленный в радиусе 6 км лес, сотрясение земли, столбы дыма и, наконец, сам кратер. По мнению исследователей, выступающих за более позднее время падения метеорита, это событие произвело большое впечатление на современников и попало в эпосы и мифы, в частности, в финскую Калевалу — см. руны 47–49.
Зачем это знать
Затем, что все тела в Солнечной системе, и Земля не исключение, регулярно бомбардируются метеоритами. По данным Корнеллского университета (США), ежегодно в атмосферу попадает 37–78 тыс. тонн метеоритов, большая часть этой массы — космические пыль и песок. Многие гости из космоса не долетают до Земли. Иные же, более крупные, неоднократно вызывали явления планетарного масштаба, по-видимому, приводили к массовому вымиранию живых существ, изменению климата и проч. (об этом ниже).
При этом международный научный фонд B612, занимающийся изучением небесных тел, способных столкнуться с Землей, и способов минимизировать катастрофические последствия такого столкновения, год назад прямо заявил: «Мы на сто процентов уверены, что Землю ждет катастрофическое столкновение с астероидом. Мы только не уверены, когда именно это произойдет».
С выводами фонда соглашался в своей последней книге скончавшийся в 2018 году астрофизик Стивен Хокинг, считавший столкновение крупного небесного тела с Землей одной из главных угроз человечеству. Челябинский метеорит в 2013-м году только подтвердил, что все такие опасения небезосновательны. С учетом этого было бы неплохо знать, чем подобные события заканчивались в прошлом, не так ли?
Другая причина искать метеоритные кратеры — экономическая. Как уже было отмечено выше, места падения крупных метеоритов нередко оказываются маркированы геологически: там обнаруживаются залежи урановой, железной руды, меди, никеля, олова, редкоземельных металлов.
Так, в месте падения астероида или кометы диаметром около 10 км 1,85 млрд лет назад (теперь это канадская провинция Онтарио) образовался не только кратер, названный Садбери, диаметром около 250 км (второй по размеру на Земле из достоверно идентифицированных), но и залежи никелевой и медной руды, которые эксплуатируются с 1889 года к радости местных жителей.
Много ли на Земле ударных кратеров
Точно неизвестно, так как большое их число скрыто от наших глаз под землей и растительностью или их черты стерты с поверхности эрозией. Тем не менее существует признанная научным сообществом база данных , в которой на сегодняшний день собрано 190 наименований объектов — от образовавшегося в 2007 году 13,5-метрового кратера в деревне Каранкас на юге Перу до гигантского кратера Вредефорт в ЮАР, о котором мы подробнее расскажем ниже.
Еще 130 объектов являются претендентами на получение статуса ударного кратера, но на их счет у ученых пока нет убедительных доказательств ударного происхождения. Бывает и в некотором смысле обратная ситуация, когда обнаруживаются те или иные признаки ударного события — например, специфические горные породы, — но нет признаков геологических структур. В любом случае статистически кратеров должно быть гораздо больше, и ученые постоянно находят новых претендентов на это звание.
Знаменитые кратеры
Кратер Вредефорт — самый большой
Гигантский кратер (вернее, строго говоря, его остатки), или астроблема — так называют ударные кратеры диаметром более 2 км на поверхности Земли, — расположен на юге Африки, в нынешней провинции ЮАР Фри-Стейт, и назван по находящемуся внутри населенному пункту.
Кратер имеет в диаметре 250–300 км, и это самый большой из достоверно установленных метеоритных кратеров на планете. Образовался он при встрече Земли с крупнейшим в ее истории астероидом диаметром более 10 км (при таком размере метеорит уже принято называть астероидом).
Случилось это более 2 млрд лет назад, когда на Земле царил палеопротерозой, активно формировались горы, фотосинтезирующие цианобактерии обогащали атмосферу кислородом и кое-где даже начинали появляться макроскопические подвижные организмы. Интересно, что кратер еще и один из старейших в истории — старше него только кратер Сувъярви в российской Карелии, насчет которого, впрочем, у ученых нет полной уверенности: может, это и не метеоритный кратер вовсе.
Нердлинген — самый обжитый
Что такое ударный кратер, с точки зрения простого, но предприимчивого человека? Это углубление в земле, вокруг которой имеется вал. То есть налицо готовое фортификационное сооружение и административная граница.
Неизвестно, руководствовались ли именно этой логикой основатели немецкого городка Нердлинген, что в нынешней Баварии, впервые упомянутого в летописях в 898 году, но факт остается фактом: город стоит в 6-километровой впадине, образованной около 15 млн лет назад столкновением с Землей на скорости 20 км/с огромного (диаметров в километр) астероида.
Энергия, высвободившая при ударе, согласно компьютерным моделям, была эквивалента энергии взрыва 1,8 млн хиросимских атомных бомб, тектиты выпали дождем в 450 километрах от места катастрофы в нынешней Чехии, а находившийся под землей графит превратился в алмазы и вплавился в камни. Спустя миллионы лет из этих камней горожане построили свои здания, правда, алмазы совсем небольшие — диаметром не более 0,2 мм. Будь они крупнее, город, очевидно, не простоял бы больше тысячи лет.
Кара-Куль — самый высокогорный
Космические булыжники и железяки имеют свойство попадать не только в равнинные районы, но и в горы. Именно так образовалась депрессия радиусом около 50 км в Памирских горах, в которой со временем появилось озеро, названное Кара-Куль. Находится оно в современном Таджикистане на высоте около 3900 метров и окружено пиками-семитысячниками.
Озеро наполняют горные реки и ручьи, вода в нем холодная (не прогревается выше +12 °С), горько-соленая и имеет удивительный ярко-синий цвет. Кара-Куль имеет неправильную форму, максимальное расстояние между берегами — около 30 км, а максимальная глубина превышает 230 м.
О метеорите, который поспособствовал появлению всей этой красоты, известно куда меньше, практически ничего. Даже насчет времени его падения у ученых нет однозначного мнения: одни говорят, что кратер образовался 25 млн лет назад, другие — что 5 млн, и именно с таким возрастом он внесен в Earth Impact Database, а его метеоритное происхождение подтверждают ярко выраженные эффекты ударного метаморфизма в окружающих горных породах. Кстати, как астроблему Кара-Куль идентифицировали только в конце 1980-х годов, в чем снова помогли снимки со спутников.
Попигай — крупнейший российский, к тому же полный алмазов
Примерно 35,7 млн лет назад на Земле заканчивался эоцен. В теплых и влажных тропических лесах, покрывавших целые континенты, обитали ранние представители современных отрядов млекопитающих — парнокопытные, приматы, летучие мыши, грызуны и многочисленные сумчатые, в морях появились киты.
Даже на арктическом теперь острове Элсмер царила жизнь и цвели субтропические растения, а средняя температура на планете была на 12 °С выше, чем сейчас. Но этому курорту оставалось недолго: где-то во мраке и холоде космоса по направлению к планете неслись — не иначе как привлеченные мягким климатом и ласковым прибоем — даже не один, а сразу несколько огромных астероидов.
Один из них врезался в Землю на севере Сибири и образовал кратер Попигай, крупнейший на территории России. Другие удары последовали примерно тогда же (в геологическом смысле) и частично сформировали Чесапикский залив и импактные структуры в Тихом и Атлантическом океанах вблизи побережий нынешних США и Канады.
Некоторые ученые полагают, что такая бомбардировка планеты запустила похолодание, обернувшееся формированием полярных ледяных шапок и эоцен-олигоценовым вымиранием (но может, дело и не в астероидах — тут специалисты не сходятся во мнении).
Огромным попигайский астероид можно назвать уверенно: его диаметр оценивают в 5–8 км. Он образовал 100-километровый кратер глубиной 200 метров, а имевшийся в точке удара графит за счет температуры и давления превратился в импактные алмазы, причем не микроскопические и вплавленные в камень, как в Нердлингене, а вполне видные невооруженным глазом — диаметром от 0,5 до 10 мм.
Обнаруженные в кратере два месторождения оценили в сумме в 147 млрд карат, то есть в 29,4 тыс. тонн. Правда, на украшения такие алмазы не годятся из-за их специфических характеристик, а в промышленности выгоднее использовать синтетические алмазы, так что все эти россыпи так и лежат в кратере нетронутыми.
Кто же уничтожил динозавров
Относительно причин мел-палеогенового вымирания, произошедшего 66 млн лет назад и погубившего сухопутных динозавров, летающих и морских ящеров и много еще кого — в общей сложности 16% семейств морских животных и 18% семейств сухопутных позвоночных, включая практически всех крупных и средних по размеру, — нет однозначного ответа, однако чаще всего в последние десятилетия его виновником называют астероид размером 10 км.
От его контакта с землей в районе нынешнего полуострова Юкатан образовался кратер диаметром 180 км и глубиной до 20 км, названный Чиксулуб, а также выделилась энергия в 100 млн мегатонн (для сравнения: крупнейшее термоядерное взрывное устройство — советская Царь-бомба, испытанная в 1961-м на Новой Земле, — имела измеренную мощность 58,6 мегатонны). В результате на сушу обрушились цунами высотой 50–100 метров, по всей планете загорелись леса, кое-где стали извергаться вулканы, в воздух поднялись миллионы тонн пепла и сажи и на несколько лет наступила ночь, причем весьма холодная: температура воздуха упала на 25–28 °С, а воды в океане — на 11 °С, и все существовавшие экосистемы были разрушены.
Впрочем, эта версия развития событий не единственная, есть и другие, в том числе предусматривающие удар сразу двух астероидов, а также резкий скачок магнитного поля, взрыв сверхновой в окрестностях Солнечной системы, массовую эпидемию и даже распространение цветковых растений. Причем у каждой из версий есть серьезные недостатки. С уверенностью можно утверждать только, что кратер Чиксулуб действительно существует, хотя и совершенно незаметен с поверхности Земли и без специальных приборов. Но все необходимые научные доказательства его существования есть.
Аризонский кратер, с которого все началось
Хотя 50-метровый железоникелевый метеорит весом 300 тыс. тонн упал в пустыне посреди штата Аризона около 50 тыс. лет назад, ученым созданный им кратер стал известен только в конце XIX века. И дело не в том, что его трудно было обнаружить, — довольно трудно проглядеть 230-метровой глубины яму круглой формы диаметром 1,2 км и окруженную валом высотой в 46 метров на гладкой как стол равнине, чуть ли не самый сохранный метеоритный кратер на планете.
Индейцы и первые белые поселенцы заприметили его давно, причем последние даже успели обозвать его Каньоном Дьявола. Только вот ученых среди них не было. А когда и те наконец нашли и исследовали этот объект, то решили, что кратер вулканического происхождения.
И только горный инженер и бизнесмен Дэниел Бэрринджер предположил, что кратер получился в результате падения метеорита. Барринджер купил участок земли с кратером и много лет вел поиски метеорита, не подозревая, что тот, как и положено, испарился от удара, оставив после себя лишь отдельные куски, а также многочисленные импактные деформации в горных породах. Притом гипотезу инженера о происхождении кратера никто в мировом научном сообществе всерьез не воспринимал.
Лишь в 1960-м году, вооруженный уже куда более совершенными методами исследований и гораздо более полными знаниями о процессах и явлениях, возникающих во время импактного события, геолог и планетолог Юджин Шумейкер подтвердил гипотезу Бэрринджера и доказал, проведя анализ геологии окрестностей кратера, что он порожден не чем иным, как падением метеорита.
Больше того, на основе изучения этого кратера, названного по-английски просто Meteor Crater, и работ Шумейкера ученые выработали набор признаков метеоритного происхождения кратеров, и с его помощью только за первые десять лет, с 1960 по 1970 год, выяснили историю более полусотни таких объектов на Земле. В этом смысле поиск и изучение следов падения космических гостей начался как раз с этого кратера.
Фото: Getty Images, Wikimedia Commons, Christian Offenberg / Alamy / Legion Media
Материал опубликован в марте 2019, частично обновлен в октябре 2022
