Масштабное исследование, осуществлённое специалистами Юго-Западного научно-исследовательского института (SwRI), позволило установить потенциальную взаимосвязь между катастрофическим столкновением в главном поясе астероидов и интенсивным ливнем космических тел, обрушившимся на внутренние планеты Солнечной системы приблизительно 800 миллионов лет назад. Учёные предполагают, что данное событие, возможно, спровоцировало измеримые геологические и биологические трансформации не только на Земле, но и на Марсе, затронув ход эволюции жизни.
В центре внимания исследователей оказался распад так называемого родительского тела, породившего семейство астероидов Евлалия. Согласно выводам, опубликованным в рамках работы, колоссальный фрагментарный выброс направил огромное количество обломков в сторону Земли, её естественного спутника и Марса. Если гипотеза подтвердится, то именно этот эпизод мог стать причиной глубинных геологических сдвигов на нескольких небесных телах, а также оказать существенное влияние на климатические условия и биосферу нашей планеты.
Древние воздействия и история жизни
«Роль, которую подобные катастрофы сыграли в зарождении и развитии жизни в пределах нашей Солнечной системы, остаётся крайне малоизученной», — подчеркнул доктор Уильям Боттке, исполнительный директор отдела науки и исследования солнечной системы SwRI в Боулдере (штат Колорадо). Являясь руководителем Центра происхождения и эволюции Луны (CLOE) — команды SwRI, действующей в рамках Виртуального института исследований солнечной системы НАСА, — он также выступил ведущим автором статей, детализирующих данное изыскание. «Испещрённая кратерами поверхность Луны служит наглядным напоминанием о масштабных столкновениях, пережитых Землёй в прошлом, однако до сих пор лишь одно событие — удар, образовавший кратер Чиксулуб 66 миллионов лет назад, — было напрямую увязано с последствиями для биосферы, а именно с массовым вымиранием динозавров», — добавил учёный.
Напомним, что Чиксулуб представляет собой гигантский ударный кратер, погребённый под толщей полуострова Юкатан в Мексике. Падение астероида, породившее эту структуру, общепризнанно ассоциируется с катастрофическим вымиранием, уничтожившим всех нептичьих динозавров и множество других биологических видов. Восстановление же гораздо более древних событий сопряжено с колоссальными трудностями: геологические свидетельства ударов, возраст которых превышает 650 миллионов лет, чрезвычайно скудны, поскольку земная поверхность подвергается непрерывному обновлению и переработке. Вулканическая активность формирует новую кору, тектоника плит видоизменяет очертания континентов и океанического дна, а процессы выветривания постепенно разрушают открытые ландшафты. Совокупность этих факторов приводит к тому, что множество древних ударных кратеров оказываются стёртыми или погребёнными.
Для восполнения этих пробелов в истории Земли исследователи обращаются к изучению астероидных дождей — периодов, когда фрагменты разрушившихся небесных тел многократно поражают планеты и их спутники во внутренней области Солнечной системы. «Подобные редкие эпизоды, спровоцированные масштабными и случайными коллизиями в главном поясе астероидов, приводят к бомбардировке всех внутренних миров», — пояснил Боттке. «Следовательно, доказательства, запечатлённые на статичной, неизменной поверхности Луны, могут быть экстраполированы для реконструкции событий, происходивших на Земле и Марсе в глубокой древности».
На Луне сохранились древние записи о столкновениях
В отличие от нашей планеты, Луна лишена активной тектоники, жидкой воды и агрессивной атмосферы, которые могли бы быстро уничтожить следы старых кратеров. Её поверхность представляет собой гораздо более полный и неповреждённый архив древних столкновений. Предыдущие научные работы уже указывали на то, что около 800 миллионов лет назад на Луне произошло резкое увеличение числа крупных импактных событий. Этот вывод базировался на оценках возраста значительных лунных кратеров и датировке ударного стекла, собранного в ходе миссий «Аполлон». Образование такого стекла требует выделения при ударе достаточного количества тепла для плавления горных пород. Расплавленный материал, остывая, превращается в стекло, сохраняя в себе химические и хронологические «отпечатки», позволяющие учёным определить момент столкновения.
Хотя лунные данные и свидетельствовали о всплеске ударной активности, перед исследователями стояла задача идентифицировать реалистичное событие в поясе астероидов, способное вызвать подобный эффект. «Наша команда, используя методы криминалистического анализа, применила модели столкновений и динамики движения, чтобы связать этот всплеск с образованием семейства астероидов Евлалия, произошедшим, когда примитивный объект, по составу напоминающий углеродистые хондриты, столкнулся с другим телом», — резюмировали авторы работы. Фото: Юго-западный научно-исследовательский институт/Дон Дэвис.
зал он. — сказал Боттке. «Местоположение родительского астероида имело решающее значение — он распался на грани гравитационного резонанса среднего движения 3:1 с Юпитером».
Углеродистые хондриты — это примитивные, богатые углеродом метеориты, содержащие некоторые из древнейших материалов, образовавшихся в Солнечной системе. Они также могут сохранять водоносные минералы и органические соединения.
Гравитационный путь эвакуации Юпитера
Орбитальная область, описанная Боттке, называется резонансом J3:1. В этой схеме астероид обращается вокруг Солнца три раза за каждый оборот, совершаемый Юпитером.
Повторяющиеся гравитационные воздействия Юпитера могут постепенно дестабилизировать астероиды в этом диапазоне. В результате резонанс действует как выход из главного пояса астероидов, выталкивая объекты на вытянутые орбиты, пересекающие пути планеты.
полагал, что многие астероиды, обнаруженные в настоящее время вблизи Земли, оставляют пояс астероидов через область J3:1.
Согласно симуляциям, положение родительского тела Евлалии сделало распад особенно необходимым. Около половины фрагментов почти сразу включились в резонанс J3:1.
Затем резонанс разбросал эти планетарные обломки во внутренние части Солнечной системы, увеличив количество столкновений с Луной, Землей, Марсом и, возможно, другими каменистыми мирами.
Обстрел не закончился быстро. В течение следующих 100-150 миллионов лет еще 25% осколков постепенно перешли в резонанс за счет эффекта Ярковского.
Эффект Ярковского — это тонкая сила, вызываемая теплом. Астероид наблюдает за солнечным светом, а затем передает эту мощность в виде инфракрасного излучения. Поскольку тепло излучается неравномерно, оно производит крошечный толчок, который может медленно изменять орбиту астероида в течение миллионов лет.
Обстрел внутренней части Солнечной системы
Моделирование доказательств, что распад Евлалии может правдоподобно объяснить увеличение количества лунных кратеров, датируемых примерно 800 миллионами лет назад. Это также означает, что столкновение может иметь гораздо более серьезные последствия во внутренних частях Солнечной системы.
Земля подверглась гораздо большему количеству ударов, чем Луна, поскольку она намного больше и обладает более сильной гравитацией. По подсчетам наблюдения, на каждый крупный объект, ударившийся о Луну, примерно двадцать объектов такого же или большего размера столкнулись с Землей.
Большая часть физических свидетельств этих столкновений с тех исчезновений с поверхности Земли. Однако время выставления оценок соответствует периоду постоянного похолодания и серьезных биологических изменений, которые повышают вероятность того, что последствия очевидны для окружающей среды планеты.
Исследование не установило, что обстрел астероидов вызвал эти изменения, но совпадение предлагает убедительную цель для последующих исследований.
"Учитывая, что этот пик обрушения соответствует периоду постоянного похолодания и крупных перемен в нашей биосфере, вызывая соблазн предположить, что первое наступило второе," — сказал Боттке. «На Марсе эти удары вызвали значительные эпизоды сейсмических сотрясений и могут быть связаны во времени с всплеской вулканической активностью. В понимании этого обстоятельства некоторые катастрофические происшествия в главном поясе могли иметь далеко идущие последствия для истории плането-земной группы».