Новые поколения геологов то возвращались к идеям униформизма и катастрофизма, то вновь отвергали их. Униформизм в какой-то момент победил, поскольку в описываемых образцах пород, количество которых постоянно увеличивалось, никто не находил подтверждения ни одному событию мирового потопа, не говоря уж о целой серии последовательных потопов, которые могли бы стать причиной массовых вымираний. Самые крупные из них, известные как «Большая пятерка», это ордовикское, девонское, пермское, триасовое и мел-палеогеновое вымирания. К XX веку катастрофизм больше не находил поддержки среди ученых, за исключением тех, кто писал книги, тешащие представления человечества о прошлом, как о временах куда более захватывающих, чем постепенное скучное послойное накопление геологических летописей. Впрочем, и последователи униформизма (в том числе Дарвин) кое в чем чувствовали себя не очень уверенно — в объяснениях массовых вымираний.
Геологическая наука пришла к заключению, что массовые вымирания проходили очень медленно, а с учетом длительности протекания этих событий даже наблюдаемые изменения климата и колебания уровня Мирового океана могут стать объяснением причин вымираний. Таких мыслей придерживались все геологи во второй половине XX века.
Впрочем, раздавались и голоса протеста, хотя и совсем немного. Одним из самых заметных был голос Отто Шиндевольфа, профессора палеонтологии из Тюбингенского университета на юге Германии. Шиндевольф возражал против теории медленного и последовательного протекания массовых вымираний. Напротив, после кропотливой исследовательской работы с образцами пород и наблюдений за изменениями в них Шиндевольф пришел к выводу, что, возможно, причинами вымираний являлись намного более быстрые и катастрофичные события. Он предположил, что известные массовые вымирания могли быть вызваны, в том числе, воздействием космических лучей. От него же пошло название нового направления исследований — неокатастрофизм, под которым Шиндевольф подразумевал диаметрально противоположные униформизму научные подходы изучения прошлого.
Коллеги Шиндевольфа остались глухи к его голосу. Медленное изменение климата и медленные колебания уровней океана были «фактами» и предполагаемыми причинами пяти «великих массовых вымираний». Начиная с 1950-х годов, в течение 30 лет, геология бездействовала, пребывая в удобной для себя уверенности, что все можно объяснить земными (то есть медленными) причинами. Таково было положение вещей в геологической науке со времен работ Шиндевольфа (1950-е годы) и до 1980-х годов. Но внезапно все изменилось. Шестого июня 1980 года, в день 36-летия высадки союзников в Нормандии, работа Альвареса, посвященная падению астероида как причине мел-палеогенового вымирания, стала настоящим вторжением на территорию закостенелого униформизма и, в частности, на позиции общепринятых тогда точек зрения на причины массовых вымираний[208]. Это был удар, развязавший научную войну, которая так или иначе продолжается по сей день.
Космическое воздействие и массовые вымирания
Наличие на каждых планете и спутнике с твердой поверхностью многочисленных кратеров, оставленных падением небесных тел, дает убедительное представление о важности и частотности таких происшествий, по крайней мере, на ранних этапах существования Солнечной системы. Вероятно, столкновение с космическими объектами является проблемой любой планетарной системы, по-видимому, такие события — самые частые из всех планетарных катастроф. Они могут полностью изменить биологическую историю любой планеты, уничтожив господствующие группы организмов и таким образом освободив путь либо для совершенно новых форм, либо для тех, которые до катастрофы играли незначительную роль в экосистемах. Поэтому работа Альвареса 1980 года привела к пересмотру сразу многих научных положений.
Существуют две основные линии доказательств того, что мел-палеогеновое вымирание стало результатом столкновения Земли с большим небесным объектом: обнаружение в пограничных слоях соответствующих периодов, во-первых, повышенного содержания иридия и, во-вторых, большого количества «ударного кварца». К 1997 году высокие концентрации иридия были зафиксированы по всему миру более чем в 50 местах, где исследовались границы между меловым и палеогеновым периодами. Иридий рассматривается как индикатор столкновений Земли с космическими телами, поскольку этот элемент крайне редко встречается на поверхности нашей планеты, но при этом в значительных объемах содержится в большинстве астероидов и комет. В свою очередь, частицы ударного кварца считаются индикаторами космических столкновений, потому что многочисленные тонкие пластины-ламели, обнаруженные в кварце на мел-палеогеновых границах, могут быть образованы только при очень большом давлении, например, таком, которое возникает, если большой астероид на огромной скорости сталкивается с кварцсодержащими породами. Никакие «домашние» земные явления не способны сформировать подобные преобразования кварца.
Помимо свидетельств, связанных с иридием и ударным кварцем, в границах мела и палеогена также имеются следы крупных пожаров, которые могли возникнуть сразу после падения астероида[209]. По всему миру в глинах мел-палеогена обнаружены мельчайшие частицы того типа сажи, который образуется при сгорании растительности, а количество этих остатков сажи говорит о глобальных масштабах лесных пожаров и горения травы.
Первоначально данные были противоречивы, однако минералогические, химические и палеонтологические исследования, проведенные в 1980-х годах, убедили большинство специалистов в том, что 65 млн лет назад на Землю упал большой (диаметром примерно 10–15 км) астероид (или комета). В тот же период более половины всех земных видов, обитавших на планете, внезапно вымерло, и это последнее явление обозначается как граница между меловым и палеогеновым периодами. Открытие большого ударного кратера, возраст которого соответствует времени предполагаемого падения (кратер Чуксулуб на полуострове Юкатан в Мексике) устранило почти все сомнения, которые еще оставались относительно теории столкновения.
Технически причиной вымирания, по мнению Альвареса и его коллег, стало затемнение, которое длилось много месяцев после падения астероида. Затемнение возникло из-за того, что при ударе в атмосферу поднялось множество частиц метеоритных и земных пород, и продолжалось это явление довольно долго, что привело к гибели большей части растительной жизни на планете, включая планктон. Исчезновение растений повлекло гибель прочих групп организмов в пищевой цепи.
Несколькими научными группами были построены модели, позволяющие оценить масштабы биологической катастрофы, вызванной резким изменением состояния атмосферы. Очевидно, что произошел также мощный выброс серы в воздух. Небольшое количество серы участвовало при этом в образовании серной кислоты, которая обрушилась на Землю кислотным дождем, что также могло стать непосредственной причиной гибели флоры и фауны, но более вероятным фактором представляется связанное с этим похолодание. Однако более опасным для биосферы могло стать сокращение уровня солнечной энергии (до 20 %), вызванное поглощением лучей атмосферной пылью. Такого затемнения вполне хватило, чтобы на десятилетие установились морозные или близкие к ним температуры, и это в мире, который непосредственно перед столкновением был в основном тропическим. Совершенно внезапно на Землю пришла очень долгая зима. Все это подтверждает первоначальную гипотезу Альвареса о том, что главной причиной вымирания послужило именно затемнение.
208
L. W. Alvarez et al., «Extraterrestrial Cause for the Cretaceous-Tertiary Extinction,»
209
P. Schulte et al. «The Chicxulub Asteroid Impact and Mass Extinction at the Cretaceous-Paleogene Boundary,»