Раскол астероида 800 миллионов лет назад мог изменить климат Земли и убить часть биосферы

Исследование провела команда во главе с Уильямом Боттке из Юго-Западного исследовательского института в Боулдере, Колорадо. Результаты пока опубликовали на сервере препринтов arXiv.

Боттке объясняет, что роль столкновений в истории жизни на Земле изучена плохо. Единственное подтвержденное событие такого рода — падение Чиксулубского астероида 66 миллионов лет назад, которое убило динозавров. Ученый отмечает, что кратеры на Луне напоминают о крупных ударах в прошлом Земли, но связать их с конкретными последствиями для жизни удалось только раз.

Найти следы более древних столкновений на Земле сложно: поверхность планеты постоянно обновляется. Вулканы и движение тектонических плит создают рельеф, а выветривание и эрозия его разрушают. Поэтому события старше 650 миллионов лет почти не оставляют геологических следов.

Ученые решили искать доказательства не на Земле, а на Луне. Ее поверхность не меняется миллиарды лет, поэтому кратеры сохраняются. По возрасту крупных лунных кратеров и стеклянных частиц, которые собрали астронавты «Аполлонов», исследователи предположили: примерно 800 миллионов лет назад на Луну упало заметно больше крупных тел, чем обычно. Такие редкие всплески бомбардировки задевают сразу все планеты внутренней Солнечной системы, поэтому по следам на Луне можно судить о том, что происходило в это время на Земле и Марсе.

Астероиды: как они выглядят, откуда берутся и чем отличаются от метеоритов

Осталось понять, что вызвало этот всплеск. Команда Боттке смоделировала столкновения и движение обломков в поясе астероидов и связала бомбардировку с образованием семейства астероидов Эулалия. Оно возникло, когда в поясе столкнулись два тела, одно из которых состояло из вещества, похожего на углистые хондриты — примитивные метеориты, сохранившие состав ранней Солнечной системы. Ключевую роль сыграло место столкновения: астероид разрушился рядом с орбитальным резонансом 3:1 с Юпитером.

Резонанс J3:1 возникает там, где астероид успевает сделать три оборота вокруг Солнца за то время, пока Юпитер совершает один. Гравитация Юпитера раскачивает орбиты тел в этой зоне и выбрасывает их на траектории, пересекающие орбиты планет. Через эту зону в прошлом прошло много астероидов, которые сегодня летают рядом с Землей.

Моделирование показало: половина обломков после разлома почти сразу попала в резонанс J3:1 и разлетелась по внутренней Солнечной системе, ударив по Луне и планетам. Еще четверть обломков добралась туда за следующие 100–150 миллионов лет. Их подтолкнул эффект Ярковского — слабая тепловая сила, которая медленно меняет орбиту небольшого тела за счет неравномерного нагрева его поверхности Солнцем.

Расчеты совпали с возрастом лунных кратеров, образовавшихся 800 миллионов лет назад, и подтвердили: разлом Эулалии мог обстрелять всю внутреннюю Солнечную систему. Ученые посчитали, что на каждый крупный удар по Луне приходилось около 20 подобных или более крупных ударов по Земле.

Боттке обращает внимание на совпадение по времени: пик бомбардировки пришелся на период глобального охлаждения климата и крупных изменений в биосфере Земли. Он допускает, что удары метеоритов могли стать причиной этих перемен. На Марсе те же обломки, по расчетам команды, вызвали сильные сейсмические колебания и совпали по времени с ростом вулканической активности. Боттке подводит итог: одно катастрофическое столкновение в поясе астероидов способно повлиять на историю сразу нескольких планет земной группы.

Иллюстрация Southwest Research Institute