Когда нас ждет массовое вымирание?

65 миллионов лет назад массивный астероид, пяти-десяти километров в поперечнике, ударил в Землю на скорости, превышающей 30 000 километров в час. В результате этого катастрофического столкновения были уничтожены гигантские создания, известные нам как динозавры, которые властвовали Землей на протяжении более 100 миллионов лет. Что примечательно, порядка 30% всех видов, ныне существующих на Земле, в то время были уничтожены. Тот раз был далеко не первым, когда в Землю попадает катастрофический объект, и точно не стал последним. Есть мнение, что такие события случаются на периодической основе из-за движения Солнца по галактике. Если это так, мы должны иметь возможность предсказать, когда грядет следующее такое событие и стоит ли нам переживать за собственную судьбу.

Угроза массового вымирания существует всегда, но рассчитать ее точно не всегда представляется возможным. Угрозы в нашей Солнечной системе — связанные с космическими бомбардировками — как правило, приходят из двух источников: пояса астероидов между Марсом и Юпитером и пояса Койпера и облака Оорта за пределами орбиты Нептуна. Для пояса астероидов, который подозревается (но это не точно) в уничтожении динозавров, наши шансы получить в лицо крупный объект уменьшаются с течением времени. Потому что материал между Марсом и Юпитером постепенно истощается, и нет ничего, что могло бы его восполнить. Мы понимаем это, когда смотрим на две вещи: юную Солнечную систему, ранние модели нашей Солнечной системы, и большинство безвоздушных миров без активной геологии: Луна, Меркурий, большинство спутников Юпитера и Сатурна.

История падений в нашей Солнечной системе буквально выписана на лицах миров вроде Луны. Лунные нагорья — светлые пятна — демонстрируют нам историю тяжелой бомбардировки времен юной Солнечной системы более 4 миллиардов лет назад. Есть много больших кратеров с кратерами поменьше внутри, что говорит о чрезвычайно высоком уровне активности в те времена. Однако если вы взглянете на темные области (лунные моря), вы увидите не так много кратеров внутри. Радиометрическое датирование показывает, что большинству этих зон от 3 до 3,5 миллиардов лет. Самые молодые области, которые находят в крупнейшем море Луны Oceanus Procellarum, возрастом всего 1,2 миллиарда лет и относительно недавно созданы.

На основе этих данных мы можем сделать вывод о том, что пояс астероидов скудеет с течением времени и темпы образования кратеров падают. Есть мнение, что мы пока далеки от этого, но в ближайшие несколько миллиардов лет Земля получит последний серьезный удар астероида, и если на ней еще будет жизнь, массовое вымирание неизбежно. Сегодня пояс астероидов представляет меньшую угрозу, чем в прошлом.

Но облако Оорта и пояс Койпера — совершенно разные истории.

За пределами Нептуна, во внешней Солнечной системе, таится глубокая угроза. Сотни тысячи — если не миллионы — больших глыб изо льда и камня плавают на разреженных орбитах вокруг Солнца, в ожидании пертурбаций, вызванных прохождением крупных масс. Нарушение орбиты может привести к разным исходам, среди них и отправка объекта во внутреннюю Солнечную систему, куда он прибудет блестящей кометой и, возможно, с чем-то столкнется.

Взаимодействия с Нептуном или другими объектами пояса Койпера и облака Оорта случайны и не зависят от процессов нашей галактики, но есть возможность, что прохождение через богатый звездами регион — вроде галактического диска или одного из спиральных рукавов — может повысить шансы на кометный дождь и удар кометы по Земле. По мере движения Солнца через Млечный Путь, раз в 31 миллион лет оно проходит через галактическую плоскость. Это сугубо орбитальная механика, поскольку Солнце и все звезды движутся по эллиптическим дорогам вокруг центра галактика. Но некоторые люди утверждали, что периодические вымирания происходили ровно с такой же периодичностью. То есть эти вымирания могли быть вызваны кометным дождем, который случается раз в 31 миллион лет.

Возможно ли это? Ответ можно найти в данных. Мы можем рассматривать крупные события вымирания на Земле как отметки в палеонтологической летописи. Мы можем подсчитать число родов (это чуть выше «вида» в нашей классификации живых существ; род человека — это homo в homo sapiens), которые существовали в определенное время. Мы можем сделать это, вернувшись на 500 миллионов лет назад во времени, благодаря открытиям, сделанным в осадочных породах.

Мы можем поискать закономерности в этих событиях вымирания. Самый простой способ сделать это количественно — преобразование Фурье с последующим поиском закономерностей. Если мы увидим события массового вымирания через каждые 100 миллионов лет, например, с большим исчезновением числа видов через определенный промежуток времени, преобразование Фурье покажет большой всплеск с частотой 1/(100 миллионов лет). Что же показывают данные по вымираниям?

Измерение биоразнообразия, а также изменения в количестве родов, в определенный момент времени, выявляющие большинство крупных событий вымирания за последние 500 миллионов лет.

Существует несколько относительно слабых доказательств для частоты в 140 миллионов лет и еще несколько посильнее — для скачков раз в 62 миллиона лет. Там, где оранжевая стрелка, вы видите периодичность в 31 миллион лет. Эти два скачка кажутся огромными, но только относительно других скачков, которые совершенно незначительны. Насколько сильны, объективно, два этих скачка, демонстрирующих периодичность?

На этом рисунке показано преобразование Фурье для событий вымирания за последние 500 миллионов лет. Оранжевая стрелка показывает, куда бы вписалась периодичность в 31 миллион лет.

Всего за 500 миллионов лет вы можете разместить три возможных массовых вымираний с периодом в 140 миллионов лет и восемь — с периодом в 62 миллиона лет. То, что мы видим, не вписывается в такие периоды с такими событиями; скорее, если такое событие было в прошлом, есть повышенный шанс, что подобное произойдет через 62 или 140 миллионов лет. Однако периодичности в 26-30 миллионов как таковой не наблюдается.

Если же мы начинаем изучать кратеры на Земле и геологический состав осадочных пород, эта идея терпит крах полностью. Из всех кратеров, которые образовались на Земле вследствие падений, меньше четверти образованы объектами из облака Оорта. Более того, границы между геологическими периодами (триасовый/юрский, юрский/меловой, меловой/палеоген) и геологические записи, которые соответствуют событиям вымирания, показывают, что только вымирание 65 миллионов лет назад обладает слоем пыли и пепла, который мы могли бы ассоциировать с крупным ударом.

Пограничный слой мелового и палеогенового периодов характерно выделяется в осадочной породе, но представлен тонким слоем пепла, и его состав рассказывает нас о внеземном происхождении тела, которое привело к массовому вымиранию.

Мысль о том, что массовые вымирания происходят на периодической основе интересная и убедительная, но у нее просто не существует убедительных доказательств. Мысль о том, что прохождение Солнца через галактическую плоскость приводит к периодическим вымираниям, тоже интересная, но бездоказательная. Нам известно, что через каждые полмиллиона лет в пределах досягаемости облака Оорта проходят звезды, но в настоящее время мы далеки от этих событий. В ближайшем обозримом будущем Земле не угрожает природный катаклизм, вызванный Вселенной. Напротив, самую большую угрозу для нас представляем мы сами.