Планета бурь. Часть 1. Климат планеты (О. О. Фейгин, 2016)

Ливни, дожди, засухи… Как много они значат для жизни на Земле, какую огромную роль играли в судьбе человечества в прошлом и продолжают играть еще и сейчас! Нельзя сказать, что зависимость людей, их хозяйственной деятельности от капризов погоды ныне такая же, какой была раньше. Но она есть, и довольно значительная. А ведь люди испокон веков мечтали освободиться от этой неволи. Излишек воды – плохо, недостаток – тоже. Земледелец же, посеяв хлеб, хотел, чтобы он хорошо уродился, не вымок бы, поливаемый бесконечными дождями, или не выгорел под палящими лучами солнца. И молил об этом небо, надеясь на милость Господа. Иногда казалось, что мольба достигла цели: на изнывающее под зноем поле вдруг выпадал благодатный дождь. Если Всевышний оставался глухим и не желал помочь, земледелец покорно винил себя – чем-то, видно, прогневал Бога… Одно же удачное совпадение – то есть когда дождь прошел бы наверняка и без молитвы – подстегивало и мысли, и чувства верующих. Священнослужители ловко пользовались этим.

А где-то в стороне от религиозного мировосприятия и даже нередко вопреки ему, исподволь, из века в век копились наблюдения – основа опытного знания, приобретавшего форму примет. Люди практичные доверяли больше приметам, чем молитвам.

По сути дела, примета – тот же прогноз, только составленный интуитивно, не по науке. Он может осуществиться, а может и нет. И вовсе не только потому, что составлен ненаучно, а потому главным образом, что природа не застрахована от случайностей. Даже сегодня составление прогноза – дело непростое, хотя научная и техническая оснащенность современного специалиста, работающего в этой области, не идет ни в какое сравнение с тем, чем располагали люди прошлого. Надо учесть множество факторов – а многие из них еще не изучены, не выявлены, не все взаимосвязи в природе вскрыты. Нужно переработать гигантский объем научной информации – настолько гигантский, что без помощи мощных компьютеров с ним справиться практически невозможно, – и получить в результате прогноз, надежность которого не всегда, вернее, не стопроцентно гарантирована. Особенно это относится к прогнозам долгосрочным.

Проблема повышения надежности прогноза опасных природных аномалий, подобных всемирному потопу, ураганам и цунами, стоит перед целым комплексом наук, изучающих глобальные геофизические процессы. Наряду с ней метеорологи и геофизики не оставляют свою самую заветную мечту – управлять развитием погодных явлений. Многие ученые все еще считают подобные проекты беспочвенными фантазиями, однако в ограниченных масштабах уже найдены практические решения, такие как распыления особых реагентов над тучами или обстрел их специальными снарядами. Целый ряд подобных успешных экспериментов позволяет надеяться, что здесь можно достичь решающих успехов. Так, рассеивание в атмосфере специальных веществ для прояснения неба над аэропортом или стадионом, заставляющее тучу пролиться дождем или, наоборот, ускорить и усилить конденсацию водяных паров в атмосфере с образованием облачности, является общепризнанной практикой.

Большая часть нашей планеты покрыта водой. Океанами и морями залиты три четверти поверхности Земли, а сушу покрывают бесчисленные реки и озера. Снег и лед на вершинах множества гор является водой в замороженном состоянии. Существенная часть земной воды находится в небе: каждое облако содержит тысячи, иногда миллионы тонн воды в форме пара. Время от времени часть этого пара превращается в капли жидкости и падает на землю – иными словами, идет дождь. Даже воздух, которым мы дышим, содержит определенное количество водяного пара.

Специалисты установили, что сейсмическая активность в восточной части Тихого океана как-то связана с уникальным природным явлением Эль-Ниньо. Эль-Ниньо – это резкое потепление океанских вод и находящихся над ними атмосферных масс, очень необычное течение, сравнимое с Гольфстримом, оно охватывает экваториальные районы океана с интервалами в несколько лет – и так же неожиданно исчезает. По данным геофизиков, несколько последних случаев Эль-Ниньо довольно точно совпадали с возрастанием числа землетрясений в Восточно-Тихоокеанском регионе вблизи острова Пасхи. И хотя полученной статистики еще недостаточно, чтобы полностью исключить случайное совпадение явлений, изучение возможной корреляции между метеоокеанологическими и сейсмологическими процессами в глобальном масштабе вызывает громадный интерес. Между тем последние геологические и палеоклиматологические данные, полученные при анализе колонок льда, поднятых при бурении в Андах, указывают, что явление Эль-Ниньо существует на Земле, по крайней мере, на протяжении последних 100 тысяч лет.

Наблюдения показывают, что при горизонтальном ветре на уровне верхней части облака оно начинает клониться к Земле, и положительный заряд смещается в направлении ветра. Со временем такое смещение приводит к появлению в «передней» части грозы центра с положительным зарядом

Глобальная международная программа изучения непогоды наглядно показала, что во время многих гроз, особенно осенью и зимой, электрическое поле атмосферы приобретает необычное строение. Большинство молний, возникающих на «переднем крае» бури, обладает положительным зарядом, то есть ток течет с облака к поверхности Земли. Однако всего лишь в сотне километров, в «тылу» грозы, большинство молний несет к Земле отрицательный заряд. Такое биполярное строение грозы было обнаружено, когда несколько локальных сетей, измеряющих атмосферное электричество, объединили в единую систему. В качестве предполагаемой причины биполярности гроз называют горизонтальные ветры.

Обычно грозовое облако имеет вертикальное строение: верхняя часть несет положительный заряд, а нижняя – отрицательный.

Экологи уже давно изучают воздействие на состав и свойства атмосферы выбросов судовых двигателей в открытом море. С искусственных спутников Земли легко прослеживаются длинные полосы выбросов, оставляемых проходящими кораблями. Формирующиеся при этом искусственные облака сильно отличаются от природных прототипов и имеют разную отражающую способность. Исследователи установили, что поступающие в воздушное пространство продукты сгорания судовых двигателей заметно меняют характер облачности, которая становится намного мощнее и интенсивнее препятствует уходу тепла с поверхности океана во внешнее пространство, усиливая тем самым парниковый эффект. Это в серьезной мере меняет существующие представления, будто роль отражающей способности облаков, связанных с транспортно-промышленной деятельностью человека, незначительна.

Как все начиналось

Наша Вселенная возникла в чудовищном катаклизме Большого взрыва из загадочного состояния бесконечно малой сингулярности – «запрещенной реальности» – точки со свитым в один сверхмикроскопический клубок пространством – временем. В первые мгновения новорожденная Вселенная представляла собой кипящее варево полей и сил. И лишь позже появились элементарные частицы, из них образовались атомы водорода; облака водорода, сжатые силами гравитации, превратились в звезды первого поколения. Так мрак «темных веков», выражаясь словами астрономов, озарился вспышками первых звезд, в которых зажглись топки реакций ядерного синтеза, превращающего самое распространенное космическое топливо – водород – в гелий.

Прошло еще несколько сотен миллионолетий, и самые крупные звезды после истощения запасов водорода начали взрываться. При этом давление и температура в недрах звезды достигали колоссальных величин. Это создавало необходимые условия для синтеза тяжелых элементов. Все элементы тяжелее гелия, в том числе необходимые для жизни углерод, кислород, азот, фосфор, сера и др., могли образоваться лишь во время таких взрывов. Звезды первого поколения стали фабрикой по производству атомов, необходимых для будущей жизни.

Взрывы первых звезд создали тяжелые элементы и рассеяли их в космосе. Из новых скоплений атомов образовались звезды второго поколения, в том числе и наше Солнце (об этом читатели могут подробно узнать в книге «Взрыв мироздания». СПб., «Страта», 2016). Облака рассеянных частиц, не вошедших в состав центральной звезды, вращались вокруг нее и постепенно разделялись на отдельные сгустки – будущие планеты. Именно на этом этапе мог начаться синтез первых органических молекул, и на далеком горизонте космической эволюции возник призрак живой материи. Таким образом, молодая Земля могла иметь в своем составе большое количество органики уже с самого начала своего существования.

Около 5 млрд лет на месте нашего вселенского дома или, как поэтично сказал выдающийся американский астроном и популяризатор науки Карл Саган, космического зáмка с усадьбой из шлейфа планет, их спутников, астероидов и метеоров вращался колоссальный диск из пыли, газа, собравшегося в гигантские комки на месте будущих небесных тел. Через это газопылевое облако протопланетной туманности тускло светился диск новорожденного Солнца, лучи которого переливались на мириадах кристалликов льда. Именно эти мельчайшие частички застывшей воды и вошли в ядра формирующихся планет, в том числе Земли.

Возможность органического синтеза в протопланетном облаке предполагалась давно, но для этого опять-таки необходимо твердо доказать наличие водных кристалликов льда. При помощи сложных расчетов и компьютерного моделирования ученые показали, что в газово-пылевых протопланетных облаках имеются необходимые условия для синтеза разнообразной органики из водорода, азота, угарного газа, цианистого водорода и других простых молекул, обычных в космосе. Непременным условием при этом является присутствие в жидкой среде мелкодисперсных водных капелек твердых частиц-катализаторов, содержащих железо, никель и кремний.

Протопланетное облако

По мере уплотнения первичного планетарного облака его температура медленно повышалась, и постепенно в формирующемся ядре Земли запускались глубинные физико-химические процессы. На фоне радиоактивного распада и уплотнения исходного вещества там развивались колоссальные давления и температуры, приводящие к сложным превращениям ядерной сердцевины. Все это сопровождалось интенсивной генерацией парогазовых соединений, в своем абсолютном большинстве состоящих из воды или отдельных ее элементов.

В конечном итоге земная кора приняла вид тонкой оболочки, напоминающей некий кислородный каркас из окисленных пород. При этом в ядре планеты стали скапливаться металлогидриды с карбидом железа, из зон высокотемпературного давления начался интенсивный дрейф водорода и углеводородов. Приближаясь к поверхности, эти вещества принялись интенсивно реагировать с приповерхностными окислами, бурно выделяя углекислый газ и водяной пар.

Вместе с Землей возник и круговорот химических веществ в природе. Одни элементы поступали из сдавленных разогревшихся недр Земли, формируя первичную атмосферу и океаны. Другие приходили из космоса в виде звездопада осколков протопланетного облака – астероидов, метеоритов и комет. В атмосфере, на поверхности суши и в водоемах все эти вещества смешивались, вступая друг с другом в химические реакции, и превращались в новые соединения, которые, в свою очередь, тоже вступали в реакции друг с другом.

Гидрогеологи и геофизики утверждают, что подобным образом через жерла вулканов, трещины в разломах коры и гейзеры за всю историю существования твердой оболочки Земли на ее поверхность попало несколько млрд км³ воды с растворенными в ней минеральными веществами. Причем компьютерные модели показывают, что не менее трети выбросов составил водяной пар, значительная часть которого впоследствии распалась под лучами Солнца на водород и кислород.

Оставшееся количество водных соединений путем постоянного накопления составило водную оболочку Земли – гидросферу. С самого начала вместе с парами воды и оксидом углерода выделялось много соединений азота, фосфора, серы, которые были вовлечены в кругооборот нарождающейся живой материи.

Сегодня гидрогеологи оценивают суммарный объем гидросферы приблизительно в 1,5 млрд км³ воды, покрывающей три четверти поверхности нашей планеты. Именно поэтому из космоса Земля выглядит как голубая планета, покрытая проседью облаков с небольшими вкраплениями суши. Если распределить всю воду по поверхности, то она покроет ее трехкилометровым слоем! Правда, лишь чуть больше 2 процентов гидросферы составляет живительная пресная вода – все остальное соленая морская. При этом половина всей пресной воды заморожена в ледниках и полярных шапках, а еще почти столько же воды скрыто в земных недрах. И лишь несколько процентов живительной «сладкой» влаги накоплено в пресноводных озерах, реках и болотах, и еще 13 тысяч тонн воды находится в ближайших слоях атмосферы – тропосфере.

Состав гидросферы

Водный покров Земли надежно скрывает то, что творится в океанской пучине. Этот мир еще ждет своих исследователей, которым предстоит изучить тысячи квадратных километров загадочного ледяного царства мрака и колоссального давления. Надо признать, что пока еще путешествия в морские глубины не менее трудны, чем полеты в космос. Действительно: сравните количество сообщений прессы о стартах пассажирских ракет на орбиту Земли и глубоководных многокилометровых погружений батисфер с батискафами! Открытия на морском дне вполне могут сравниться с космическими сенсациями – так, к примеру, придонные микровулканы, или геотермальные гейзеры, «черные курильщики», способны перевернуть наши представления о зарождении жизни на Земле.

Даже полная и точная карта океанического дна всех морей и океанов появилась только в конце прошлого века, основываясь на данных дистанционного зондирования искусственными спутниками Земли. Но и сейчас, в отличие от картографии суши, детали подводного рельефа все равно имеют погрешность в несколько километров! То, что удалось узнать, показывает: на морском дне скрыты далеко не только однообразные песчаные равнины мелководья. Оно изобилует ложбинами, ущельями, горными хребтами и вершинами, вздымающимися ввысь вплоть до поверхности. А сколько еще там таится завораживающих тайн! Даже поверхности Луны и планет земной группы – Меркурия, Венеры и Марса – изучены гораздо лучше, чем дно Мирового океана.

Довольно долго ученые считали, что уже на глубине нескольких сотен метров начинается безжизненная пустыня, однако в 90-х годах прошлого века было надежно установлено, что глубоководные области морей и океанов изобилуют жизнью. Перед завороженными морскими биологами и ихтиологами предстают мириады червей, копошащихся в придонном иле, рядом с ними кособоко взбираются на подводные гряды миллионы слепых рачков и моллюсков. Сообщество ракообразных дополняют глубоководные угри и гигантские медузы, состоящие на 90 % из воды (водный состав этих желеобразных созданий отлично помогает им выдержать гигантское давление, и популяции медуз составляют до половины всей животной биомассы, населяющей глубины океана).

Тайны глубин гидросферы всегда привлекали ученых, но рассказывать о них долгое время приходилось писателям-фантастам, вспомним хотя бы «Двадцать тысяч лье под водой» Жюля Верна, «Марракотову бездну» Конан Дойла и «Тайну двух океанов» Григория Адамова. При крайней бедности морской флоры фауна глубин поражает воображение необычными формами и исполинскими размерами. Надо заметить, что суровые условия существования накладывают свой отпечаток на глубоководное сообщество рыб, морских животных и ракообразных, все они связаны незримыми нитями питательных цепочек и чем-то напоминают части единого универсального обитателя глубин. Можно вообразить, как это неисчислимое количество (среди которых на 80 % незнакомые виды) бактерий, медуз, червей и рачков общими усилиями преобразует мертвенную пустыню придонного ила в некое подобие цветущего сада. Открывающиеся перспективы исследования глубоководной жизни приводят морских биологов в ажиотаж, ведь только количество неизвестных пока видов глубоководных червей может превысить миллионную отметку!

Получается, что вода не только вырастила семена жизни на эволюционном древе, но и скрывает большую часть его плодов в своей океанской пучине, оставляя над поверхностью лишь краешек кроны.

Впрочем, десятки сотен миллионолетий водная среда нашей планеты оставалась единственной биосферой – сферой первичной жизни, и лишь в последние несколько сот миллионов лет живые организмы начали освоение суши. Но многие из них возвратились назад, так что ныне большинство видов животных все же составляют именно морские обитатели.

Первое звено пищевых цепочек в живом сообществе организмов – биоценозе «черных курильщиков» – составляют бактерии, синтезирующие органические молекулы из ядовитой смеси. В следующих звеньях уже и бактерии, и добытая ими органика служат пищей многощетинковым червям, морским звездам, моллюскам и креветкам

Не так давно ученый мир снова всколыхнули бурные споры о происхождении жизни на Земле, и начало им положило открытие уникальных донных геологических образований, «черных курильщиков». Это гидротермальные источники, напоминающие конические трубы, из которых непрерывно вьются густые черные клубы дыма. Перегретая до 300 °C и насыщенная различными минералами вода поднимается по этим трубам из недр земли, вынося на поверхность солевой раствор марганца, меди, серы и цинка. Первые исследователи, рискнувшие приблизиться к выбросам «черных курильщиков», посчитали, что наткнулись на самую неблагоприятную среду для белковой жизни на нашей планете.

Каково же было их удивление, когда выяснилось, что в окрестностях этих миниатюрных водных вулканов, покрывающих все вокруг слоем ядовитых сернистых отложений, бурлит жизнь глубоководных организмов! И уже вскоре на основании полученных данных родилась теоретическая модель возникновения жизни на Земле в островках геотермальных вод, окружающих древнейшие «черные курильщики». Некоторые биологи даже доказывают, что обитатели этих подводных оазисов, как чемпионы среди экстремалов, вполне могли бы прижиться даже где-нибудь далеко за пределами Земли, скажем, на планетах Солнечной системы. Ведь они не только легко переносят холодную тьму колоссального давления, но и активно размножаются в этих жизненно необходимых им условиях.

Надо сказать, что почти все из этих организмов выглядят крайне необычно – так, у глубоководных креветок вместо глаз на спине расположены инфракрасные рецепторы, напоминающие наши приборы ночного видения. У глубоководных червей отсутствует желудочно-кишечный тракт, и они питаются благодаря симбиозу с серобактериями, поселяющимися в их телах и снабжающими их питательными веществами, синтезированными из сероводорода.

Чтобы по-настоящему разобраться в роли воды при зарождении живого на нашей планете, надо еще раз вернуться к вопросам: что же в действительности представляет собой живая материя и как может происходить ее зарождение во Вселенной?

По одной из наиболее распространенных гипотез первые органические соединения «получились» в первичной атмосфере Земли, насыщенной метаном, аммиаком, водородом, водными парами и пронизанной молниевыми разрядами. Предполагается, что именно атмосферное электричество и ультрафиолетовое излучение подтолкнуло первичную природу к образованию «кирпичиков» жизни около миллиарда лет назад. Под действием молний и потоков ионизирующего излучения эти вещества расщеплялись на активные компоненты – свободные радикалы, случайным образом составляющие все более сложные молекулы.

Ученые-биохимики решили проверить эту гипотезу и в середине прошлого века впервые попытались поставить ряд экспериментов по самозарождению жизни. Они построили лабораторную установку из двух сообщающихся сосудов, в одном из которых была вода, а в другом – модель атмосферы первобытной Земли из смеси газов: водорода, метана, аммиака и водяных паров. Когда ученые создали в такой атмосфере миниатюрную грозу, пропустив серию электрических разрядов, вода в сосуде побурела, а ее химический анализ показал, что там образовалось множество «кирпичиков» живой материи – аминокислот и других органических молекул. При продолжительной циркуляции и непрерывном воздействии электрических разрядов смесь порозовела, а еще через некоторое время потемнела и поменяла цвет на грязновато-красный. Детальные анализы показали, что в ней появились аминокислоты, представляющие собой элементы белковых молекул.

Этот знаменитый опыт, вошедший впоследствии во все учебники биологии, наглядно продемонстрировал, что чисто случайные химические реакции в смеси простых молекул «мертвого» неорганического вещества могут приводить к образованию все более и более сложных «полуживых» органических молекул и веществ, на основе которых построено все живое.

Вспомним теперь об уникальном жизненном ареале морских существ, окружающих «черных курильщиков». Современные опыты биохимиков показали, что смеси газов, выделяющихся в местах прорыва горячей лавы на дне Мирового океана, содержат те же циклы взаимосвязанных химических реакций, которые характерны для живых клеток. Этот новый взгляд на возникновение первичных «кирпичиков» жизни – нуклеотидов, из которых построены все генетические молекулы, существенно дополняет классические эксперименты, в которых так и не удалось получить живые клетки.

Здесь нужно заметить, что со времени открытия глубоководных «черных курильщиков» среди ученых не утихает полемика. Так, гидробиологи-глубоководники на основании своих сенсационных результатов утверждают, что жизнь самозародилась на дне первичного океана при высокой температуре, тогда как ихтиологи продолжают традиционно ссылаться на приповерхностные слои мелководных теплых водоемов, хорошо прогреваемых солнечными лучами. Существует и третья группа аргументов, включающих новейшие астрофизические данные, указывающие на то, что наше светило во времена образования Земли было намного более тусклым, чем сейчас, и поток солнечной энергии так мал, что земной океан вполне мог находиться под ледяным панцирем. Эту ледяную кору постоянно пробивали потоки «строительного материала», оставшегося от протопланетного диска. Сюда входили крупные метеоры и астероиды в виде гигантских глыб льда. Подобная бомбардировка выплескивала потоки лавы, которая приносила в первичный океан органические вещества. Космические удары вместе с извержением вулканов интенсивно перемешивали воды океана и атмосферу.

Однако в последние годы появились прямо противоположные геологические данные, свидетельствующие о том, что в первый миллиард лет существования Земли ее океаны не только не замерзали, а, наоборот, находились вблизи точки кипения! В качестве объяснения выдвигается гипотеза, согласно которой высокая температура на планете поддерживалась благодаря тепличному эффекту, создаваемому атмосферой двуокиси углерода, пропускающей солнечное излучение к поверхности Земли, но препятствующей его переизлучению обратно – во внешнее пространство. До сих пор не существовало точных оценок количества углекислого газа в атмосфере Земли на ранних этапах ее развития.

Такую оценку предлагают сегодня геохимики, анализируя образцы базальтовых пород из подводных хребтов в Карибском море, Тихом и Атлантическом океанах. Сопоставляя количество обнаруженного в образцах углерода с содержанием в нем редкого изотопа гелия, ученые сделали вывод о том, что содержание окиси углерода в атмосфере Земли, по крайней мере, в первый миллиард лет ее существования было в тысячу раз больше, чем в настоящее время, и составляло около 40 %. При этом температура в приземном слое достигала почти 100 °C, и вода океанов почти закипала.

В настоящий момент, согласно выводам геофизиков, вулканы и вулканические расселины, находящиеся на дне Мирового океана, ежегодно выделяют не менее 30 млн тонн углерода в форме углекислого газа. К этому количеству еще несколько миллионов тонн добавляют «сухопутные» вулканы.

Миллиарды лет назад, по мере охлаждения внутренних областей Земли, поток углекислого газа, выделяющийся на поверхность, ослаб. Общее количество углерода в коре, океанах и атмосфере также резко сократилось в активизировавшемся процессе погружения тектонических плит, уносивших с собой значительное количество углерода. Эта геохимическая схема позволяет по-новому взглянуть на то, как происходили процессы зарождения и эволюции жизни в Мировом океане, начавшейся по крайней мере 3,5 млрд лет назад.

Надо честно признать, что все без исключения гипотезы возникновения живой материи на нашей планете имеют немало трудностей, а отдельные их положения вызывают и серьезные сомнения. Ведь хотя после классических работ академика Опарина наука казалась близкой к решению проблемы происхождения жизни, никому из биологов так и не удалось получить из «бульона Опарина», насыщенного органическими соединениями, хотя бы некое подобие протоклеточных образований. Сегодня предлагается много новых гипотез, но ни одна из них не представляется экспериментально убедительной.

По мере дальнейшего изучения молекулярной структуры белков биологи поняли, что молекулы, лежащие в основе земной жизни, гораздо сложнее по строению, чем те простейшие аминокислоты и нуклеотиды, которые возникали в лабораторных экспериментах. Разумеется, здесь можно было ввести набор неких новых факторов, под воздействием которых опять-таки неизвестным образом первичные аминокислоты и нуклеотиды самопроизвольно синтезировались в более сложные белковые молекулы. Однако искусственность подобных гипотез самоочевидна, и сколько бы экспериментаторы ни перебирали различные физико-химические меры воздействия, получить белки им так и не удалось.

Александр Опарин, советский биолог и биохимик (1894–1980). В 1924 году Опарин выдвинул теорию о возникновении жизни на Земле через превращение, в ходе постепенной химической эволюции, молекул, содержащих углерод, в «первичный бульон»

Тут надо вспомнить, что все живое на Земле существует благодаря трем органическим соединениям – дезоксирибонуклеиновой кислоте (ДНК), рибонуклеиновой кислоте (РНК) и белкам. ДНК хранит наследственную информацию. Белки выполняют все энергетические работы. «Разделение труда» здесь достаточно строгое, ведь белки не хранят наследственную информацию, а ДНК не совершает активной работы. Иными словами, белки не могли появиться без наличия ДНК, а ДНК – без участия белков. Но допустить, что они самопроизвольно и случайно образовались одновременно, да еще и в необходимо близком соседстве, было бы необоснованным оптимизмом. И тут биологи обратили внимание на третий жизненный компонент – РНК.

Действительно, по своему химическому строению молекулы РНК очень похожи на ДНК, к тому же микробиологи открыли новый тип ферментов, состоящих не из белков, как обычно, а из РНК. Естественно, что нуклеотиды РНК несколько отличаются от нуклеотидов ДНК по составу и виду, что и навело биологов на мысль о том, что эта более простая молекула может играть роль первичного «кирпичика» жизни, возникшего намного раньше и ДНК, и белков.

Так возникла новая гипотеза возникновения земной жизни, утверждавшая, что появлению мира первых живых клеток с их ДНК, РНК и белками предшествовал намного более примитивный мир, в котором существовали только молекулы первичной РНК. Эти древнейшие семена жизни работали поначалу сразу «в трех лицах», неся первичную биологическую информацию, передавая ее потомкам и катализируя эти первые биохимические реакции их функционирования. В ходе дальнейшего научного поиска было накоплено много любопытных результатов. И тут возникла проблема времени.

Раньше считалось, что первые «живые молекулы» появились примерно через миллиард лет после того, как кончился период интенсивной бомбардировки Земли метеоритами и кометами. Эти небесные осколки образовались из того же первичного газового сгустка, что Земля и другие планеты, в том же месте, в огромном количестве, поэтому первые несколько сотен миллионов лет столкновения с ними были чрезвычайно частыми. Жизнь в таких условиях просто не могла возникнуть: Земля то и дело плавилась и кипела. А ведь для случайной сборки многих атомов в молекулу нужной структуры РНК требуется огромный период неизменных условий.

Миллиарда лет по оценкам специалистов было бы достаточно. Но в последние годы стали множиться данные, говорящие о том, что этого миллиарда у жизни в запасе просто не было. Ведь последние массовые падения метеоритов произошли всего 3,8 млрд лет назад, и для появления жизни путем случайных переборов биохимических вариантов вообще не оставалось времени.

И тут на помощь биологам пришли биофизики с биохимиками. Они смело выдвинули очередную гипотезу о животворном протоокеане, предшествовавшем появлению первых РНК. В данном случае речь идет о своеобразных «квазиживых» молекулах, активность которых основана на специфических свойствах водных растворов, сделавших возможным последующее появление архаичных РНК. При этом некоторые исследователи настойчиво ищут особые молекулы, которые состояли бы только из аминокислот, легко образующихся в водном растворе «первичного бульона».

В современной биохимии можно встретить и еще более дерзкие мысли о том, что жизнь вообще возникла без каких-либо специфических «молекул жизни». В этом случае акцент ставится на особые водные циклы биохимических реакций, которые самопроизвольно возникают вблизи мест выхода магмы океанского ложа или же в окрестностях «черных курильщиков».

Среди биохимиков популярна парадоксальная гипотеза «животворящей глины». В ее основе лежит идея о том, что первые самовоспроизводящиеся системы вообще были неорганическими, и в их эволюционном развитии самым активным образом участвовали системы ионов в слое вод ного раствора глины, направляемые и укладываемые послойно именно благодаря свойствам воды как универсального растворителя. На этом пути уже достигнуты определенные результаты, которые показывают, что добавка глины в воду, содержащую смесь положительных ионов и отрицательных нуклеотидов, приводит к самопроизвольному образованию многозвеньевых цепочек РНК.

В современной науке модель водного РНК-мира уже завоевала определенное признание благодаря солидному экспериментальному багажу. Биохимики научились синтезировать огромное количество разных РНК со случайной последовательностью нуклеотидов, а затем отбирать из них молекулы с нужными свойствами. И сегодня во многих лабораториях, стирая грань между живым и неживым, уже растут в животворящей водной среде удивительные колонии размножающихся молекул РНК, способные синтезировать белки.

Итак, нам пока известен только один вид земной белковой жизни, и мы лишь точно знаем, что для ее зарождения и существования в любом уголке Вселенной абсолютно необходимо простейшее химическое соединение из одного атома кислорода и двух водорода, которое земляне называют водой. Все известные нам свойства живой материи – саморазвитие, рост, размножение, поглощение энергии – так или иначе связаны с жидкой средой и не могут проходить в ее отсутствие. Да и первичная смесь нуклеотидов, жиров и аминокислот в «бульоне Опарина» по своей сути являлась обыкновенным водным раствором, в какой-то определенный момент перешедшим из хаотического состояния в упорядоченное. А сама способность живого к самовоспроизведению немыслима без водной среды, в которой миллиарды лет назад и начали действовать первые «молекулярные заводы и фабрики», воспроизводящие сложные молекулы, собирающие из них фрагменты и соединяющие в себе подобные образования.

Из этого, в частности, следует неожиданный вывод, что искать во Вселенной надо не братьев по разуму, которые неизвестно как проявляют свою разумную деятельность, а планеты с жидкой водой! К сожалению, до сих пор воды не найдено даже в Солнечной системе, что заставляет глубоко задуматься над оптимистичными заявлениями экзобиологов, утверждающих, что даже дальние уголки Метагалактики должны буквально кишеть очагами случайно возникшей жизни, подобно земной. К сожалению, чем дальше мы изучаем ближний космос, тем меньше остается надежд обнаружить вблизи нас планеты с океанами, полными живых существ.

Любопытно, но специалисты, изучающие чудо возникновения живого, так и не выработали его общепринятого определения! И тут все чаще встречается краткое и емкое определение: жизнь – это вода. Одни ученые полагают, что жизнь – это особый химический процесс, связанный с извлечением энергии из окружающей среды. Другие исследователи подчеркивают обязательную индивидуальность живых объектов и считают, что понятие «жизнь» неотделимо от понятия «организм», третьи, как правило энтузиасты-непрофессионалы, наделяют живую материю всяческими мистическими свойствами наподобие биополя. Но главным все же остается именно роль водной субстанции, так или иначе определяющей ход физико-химических процессов в организмах.

Если заглянуть в глубины истории, то окажется, что первым ученым эпохи Возрождения, заявившим о происхождении живого исключительно из живого, был итальянский естествоиспытатель Франческо Реди. Принцип «ovo ex ovo», провозглашенный Франческо Реди, утвердился в начале XVII века. Общая трактовка принципа Реди – «все живое от живого». Появление любой клетки или любого яйца для воспроизводства обязательно связано с живыми родительскими структурами.

Принцип Реди доказал два века спустя великий физиолог Луи Пастер. В серии изящных опытов с хитро изогнутыми колбами он показал, что «зарождение» микроорганизмов в стерильном бульоне происходит только в том случае, если их зародыши могут попасть в бульон из воздуха или иным путем. Если преградить путь «семенам жизни», даже оставив доступ воздуху, никакого самозарождения не произойдет. Так попутно был открыт метод пастеризации жидкостей и продуктов путем их нагрева до определенной температуры, убивающей микробы и бактерии.

Естественная история оказалась в логическом тупике. Доказав невозможность самозарождения, ученые должны были теперь долго и мучительно доказывать его возможность. Поначалу грань между живой и неживой материей казалась непреодолимой. Однако прошли десятилетия, и биохимики научились получать многие органические вещества из неорганических. Следовательно, хотя прямое самозарождение живых существ невозможно, жизнь могла появиться постепенно в результате очень долгой «молекулярной эволюции». С тех пор и до сегодняшних дней усилия ученых направлены на поиски доказательств и развитие этой гипотезы. Что касается идеи Вернадского об изначальности жизни, то она сейчас практически не имеет сторонников, поскольку на первых этапах развития Вселенной синтез даже самых простых органических соединений был невозможен.

Между химическими реакциями возникала своеобразная конкуренция – борьба за одни и те же вещества, «пищу» для дальнейшего развития. В такой борьбе всегда побеждает та реакция, которая идет быстрее. Начинается удивительный «естественный отбор» среди химических процессов. Медленные реакции постепенно затухают и прекращаются, вытесняемые более быстрыми. Важнейшую роль в этом соревновании играли именно водные растворы катализаторов – веществ, ускоряющих те или иные химические превращения. Огромное преимущество получали именно те реакции, которые происходили в теплой водной среде, катализируемые своими собственными продуктами.

Следующий этап на долгой дороге от неживого к живому – формирование самостоятельно обеспечивающихся химических циклов. В их развитии происходит не только синтез катализаторов, но и частичное возобновление расходуемых веществ. Отсюда уже недалеко и до настоящей жизни, ведь жизнь в основе своей – это самоподдерживающийся процесс.

Следует упомянуть и довольно спорную гипотезу панспермии, в основе которой лежат известные факты обмена веществом между небесными телами. Так, при столкновении планеты с крупным астероидом из ее поверхности выбиваются фрагменты породы, которые могут улететь в космос и попасть на другие планеты. К примеру, на поверхность Земли часто прилетают метеоры с Марса. Благодаря такому обмену возникшие в ходе химической эволюции на одной из планет вещества и катализаторы могут попасть на соседние тела и даже в другие звездные системы. Так за несколько сотен миллионов лет распространение «кирпичиков» жизни может охватить всю нашу Галактику. Подобным образом масштаб химической кухни, готовящей молекулярные блюда для будущей жизни, может расшириться от планетарного до галактического.

Обрабатывая спутниковые данные, астрономы высказали предположение, что за время существования Земли она ежегодно подвергалась бомбардировке миллионов небольших кометообразных тел. Вывод основан на необычном распределении в земной атмосфере кислорода, излучающего в ультрафиолетовой части спектра. Спутники зафиксировали своеобразные «дыры» протяженностью в тысячи километров, в пределах которых подобное свечение наиболее интенсивно. Возможно, подобные дыры образуются под воздействием небольших комет, состоящих из рыхлого снега, покрытого непрочной и тонкой коркой пыли.

Дальнейшие исследования показали, что для возникновения наблюдаемого количества дыр с Землей должны были сталкиваться ежегодно десятки миллионов комет диаметром в десятки метров, несущих сотни тонн воды каждая; этого было бы достаточно для образования со временем на Земле всего Мирового океана.

Цианобактерии, или сине-зеленые водоросли, иногда называют самыми первыми живыми существами на древней Земле. Цианобактерии способны к смешанному питанию: они совмещают фотосинтез с поглощением готовых органических веществ, это обеспечивает их существование в темноте и вдвое увеличивает скорость размножения.

Цианобактерии до сих пор отличаются от остального населения планеты своим необычайно упрощенным свойством: они не имеют ядра и пола. Фотосинтез у них, однако, проходит обычным путем: под действием света поглощенный из воздуха углекислый газ расщепляется, углерод усваивается, а кислород выделяется обратно в атмосферу.

Но есть у цианобактерий еще одно важное свойство: они прямо поглощают атмосферный азот. При нормальном освещении цианобактерии выделяют много кислорода, а азота поглощают мало. Однако стоит повысить интенсивность света, как фотосинтез подавляется, кислород перестает выделяться, зато азот начинает поглощаться в повышенных дозах. Как это понимать? Тут, может быть, стоит вспомнить, что в условиях бескислородной атмосферы древней Земли предки сине-зеленых подвергались интенсивному облучению солнечной радиацией. Результатом их деятельности того периода послужили, во-первых, накопление связанного азота – источника питания будущих более высокоорганизованных форм живого и, во-вторых, постепенное выделение кислорода в атмосферу и произошедшее из-за этого ослабление интенсивности солнечного света. А цианобактерии, видимо, в любой момент готовы вернуться к прежней жизни в бескислородной среде, той самой, которая была у них в архее.

Земная преджизнь

Скорее всего, поначалу жизнь существовала именно в виде своеобразных водяных растворов, но, чтобы окончательно не «рассосаться» в водах первичного протоокеана, подобные жидкие сущности должны были забиваться в мельчайшие щели горных пород. Здесь им вполне могли встретиться некоторые минералы-катализаторы биохимических реакций. Так водная среда юной планеты несла дальше волны эволюции.

Пролетели сотни тысячелетий, и первичная жизнь перешла в следующую фазу, отделившись от окружающего мира собственными мембранными оболочками. Можно сказать, что именно тогда вода буквально родила первых по-настоящему живых существ, перешедших от «жидкостного» состояния к организменному. Конечно же, сама вода и помогла создать прообраз тончайшей кожицы для первых обособленных сущностей. Для этого она использовала идеальный «оболочечный материал» – особые молекулы, которые способны образовывать на поверхности жидкости тончайшие пленки.

Раз на Земле существовали океаны, то над ними обязательно простиралась атмосфера, а в ней дули ветры, вместе с частыми тогда землетрясениями взбалтывающие и без того бурные воды первичного океана. Все это вызывало образование множества мельчайших пузырьков – водяных капелек, покрытых оболочкой. Эти капельки проявляют интересные свойства, которые делают их похожими на живые клетки. Например, они способны осуществлять обмен веществ путем избирательной проницаемости: одни молекулы сквозь них проходят, другие нет. Благодаря этому одни вещества втягиваются в каплю, другие выводятся, третьи – накапливаются внутри. Правда, чтобы это происходило постоянно, одних мембран недостаточно. Нужно еще, чтобы внутри капли одни вещества превращались в другие, а для этого там должны находиться катализаторы – белки или РНК.

Первые подобные капельки жизни вполне могли самопроизвольно образоваться из молекул, возникших неорганическим путем, а впоследствии вступить в симбиоз с «живыми растворами» – колониями самовоспроизводящихся молекул РНК. Подобное сообщество уже можно назвать организмом.

Даже сейчас между биологами не утихают дебаты о том, происходит ли все разнообразие жизни на нашей планете от одного-единственного «универсального органического звена» – или же все разнообразие окружающего животного и растительного мира пошло разными путями еще в водах первичного океана. В последнее время чаша весов в этих спорах все больше склоняется к мнению о наличии нескольких общих предков, ведь в противном случае живые существа быстро израсходовали бы все свои жизненные ресурсы, в итоге отравив себя продуктами собственной жизнедеятельности. Замкнутость циклов может быть обеспечена только сообществом из нескольких разных видов микроорганизмов, разделивших между собой биохимические функции. Таким образом, земная преджизнь, плескавшаяся в водах первичного океана, скорее всего была сообществом из множества простейших систем, в которых происходил активный обмен наследственным материалом между организмами.

Разнообразие, симбиоз, разделение функций, информационный обмен – все это изначальные свойства земной жизни.

Земля сформировалась около четырех с половиной миллиардов лет назад, но от первых нескольких сотен миллионов лет ее существования в земной коре не осталось практически ничего. Все первичные породы и минералы полностью перемешали и переплавили последующие глобальные катаклизмы. Не знаем мы и точного времени появления жизни на Земле. Тем не менее современная молекулярная биология уверенно заявляет, что ей при поддержке биохимии и биофизики точно известно, кто был одним из самых первых предков всего живого на планете Земля. Более того, этого загадочного пра-пра-пра-… прародителя можно увидеть! Достаточно заглянуть в чашку с бульоном и внимательно присмотреться к капелькам жира на его поверхности… Это и есть очень близкий к реальному образ нашего предка, жившего более четырех миллиардов лет назад в теплых водах первичного океана.

Конечно, науке скорее всего никогда не будет дано найти реальные следы этих первых частичек преджизни нашего мира, и единственное, что мы можем уверенно утверждать, – это то, что белковую жизнь на нашей планете породила и вскормила именно водная среда!

История эволюции живых существ на Земле полна парадоксов. Так, творческий союз палеонтологов, геофизиков, геохимиков и… астрономов надежно установил, что развитие жизни на нашей планете как минимум пять раз резко меняло свое направление. Астрономическая наука внесла свой важный вклад, определив те воздействия ближнего и дальнего космоса, которые смогли серьезно повлиять на условия существования белковых организмов. Прежде всего это касается чудовищных глобальных катастроф, вызванных падением астероидов. Вот и сегодня профессиональные ученые с трепетом исследуют остатки древнейших циклопических кратеров, возникших от непрошеных космических гостей, кардинально изменивших ход эволюции земной фауны и флоры.

«Улыбающийся» кратер Хокусаи. Один из самых молодых кратеров на поверхности Меркурия

Впрочем, геологи давно утверждают, что по результатам анализа многочисленных данных наша планета около четырех миллиардов лет назад подверглась первой чудовищной бомбардировке огромными астероидами и метеоритами, которые буквально испещрили поверхность гигантскими воронками – кратерами. Геофизиков поддерживают астрономы, изучающие планеты Солнечной системы. Они авторитетно заявляют, что большинство кратеров на поверхности Меркурия, Марса и Луны возникло именно в то далекое время (наверняка метеоритные кратеры есть и у Венеры, но ее поверхность покрыта плотной облачностью).

Количество и сила этих каменных дождей заставляет задуматься о том, как выстояла перед ними поверхность земной коры. Ведь по оценкам ученых на Земле должны были образоваться десятки тысяч кратеров диаметром в десятки километров. По меньшей мере полсотни из них должны были иметь диаметр около тысячи километров, а несколько ударов вызвало появление циклопических воронок диаметром в несколько тысяч километров. В тот же период колоссальные метеоры должны были сыпаться каменным дождем и на поверхность нашего естественного спутника Луны. Там хорошо сохранились эти древние кратеры, а вот на Земле они давно исчезли в результате произошедших с тех пор геологических процессов. То же касается и большинства марсианских кратеров, образовавшихся в ту же эпоху.

Этот страшный ливень обломков продолжался весьма короткий геологический период – всего около двух сотен тысяч лет. Изредка каменный ураган затихал, но все равно раз в столетие нашу планету сотрясали страшные удары, по силе равные тому, что уничтожил через миллиарды лет динозавров. Можно представить, какие катаклизмы то и дело сотрясали нашу планету, как рвалась, кипела, пузырилась и взрывалась тонкая оболочка едва затвердевшей коры, извергая колоссальные потоки лавы и магмы наружу.

Существовала ли в то время первичная водная оболочка Земли? Большинство геофизиков и планетологов склоняются к положительному ответу, и тогда перед нашим воображением предстает феерическая картина бушующей гидросферы, взметающихся ввысь и кипящих у подводных воронок вод молодых океанов.

Астрономы считают, что первую атаку на новорожденную Землю совершили именно астероиды, уничтожив даже все первичные скальные породы, успевшие сформироваться на Земле, чего бы не смогли сделать осколки комет. Это означает, что геологи никогда не смогут найти какие-либо скалы старше 4 млрд лет, и любые сообщения о таких находках требуют самой тщательной перепроверки.

Все это, естественно, напрямую касается и поисков древнейших следов жизни, ведь если она к тому времени уже возникла, то палеонтологи также никогда не смогут преодолеть временную границу этих каменных дождей. Такая мощная и длительная бомбардировка могла в принципе испарить все первичные океаны, так что они должны были образоваться заново. С другой стороны, при ударе метеоритов и астероидов о Землю в них неизбежно возникали трещины, из которых выделялась горячая вода, насыщенная органическими молекулами, и такие трещины могли стать очагами процессов, которые привели к быстрому появлению жизни по окончании бомбардировки.

Большинство биологов сходятся сейчас во мнении, что жизнь зародилась именно в горячей воде гидротермальных источников, причем условия в трещинах космических пришельцев были настолько благоприятными, что первые живые клетки могли появиться уже через несколько сот тысяч лет после окончания «обстрела», то есть примерно 4 млрд лет назад. Эта дата действительно близка к возрасту обнаруженных в последние годы первых признаков жизни на Земле.

Пояс астероидов

Что могло быть причиной такой колоссальной по масштабу и охвату бомбардировки? Не исключено, что она стала результатом распада под воздействием притяжения Юпитера зарождавшейся планеты Солнечной системы. Этой планете писатели-фантасты придумали поэтическое название Фаэтон. Такой планетоид (несостоявшаяся планета) должен был двигаться по орбите между Марсом и Юпитером, там, где сейчас как раз и находится знаменитый пояс астероидов. Особенности наиболее типичных представителей из этого пояса, достигающих земной поверхности, подтверждают гипотезу о том, что метеорами древнейшей космической бомбардировки были такие же осколки астероидов.

Важную роль в гипотезе космических спор играет то, что астероид, входя в земную атмосферу, разогревается от трения. Между органическими молекулами начинаются интенсивные химические реакции, возникают сложные органические молекулы. (Эти молекулы были такими стойкими, что уцелели и заселили наш мир, перенеся и высокую температуру, и катастрофический удар о земную поверхность.)

К счастью, за прошедшие миллиарды лет пояс астероидов пришел в относительно равновесное состояние; астероиды в нем движутся по более или менее стабильным и известным орбитам, и вероятность столкновения Земли с очередным чудовищным обломком является не столь уж большой. Сегодня считается, что около Земли проходят траектории полета не менее полутора тысяч астероидов размерами от нескольких сот метров до нескольких километров в диаметре. При этом астрономы и математики оценивают вероятность столкновения Земли с одним из них, диаметром около километра, как один шанс из пяти тысяч в ближайшее столетие. Много это или мало? К примеру, крупные космические аварии случаются с вероятностью один шанс из трех тысяч… Но это опять-таки вероятность, а вот недавно астрономы зафиксировали пролет вблизи орбиты Луны астероида диаметром в несколько сотен метров. Это уже очень опасные космические «маневры». Ведь при попадании такой осколок оставил бы на Земле кратер величиной в десятки километров, а приводнившись в океан – вызвал бы сильнейшее цунами.

Конечно же, эти столкновения несравнимы с древнейшей космической бомбардировкой, но и они равнялись по мощности одновременному взрыву 10 млн мегатонн тротила. Многие биологи считают, что именно встречи с астероидами были причиной всех больших и малых биологических катастроф, произошедших на Земле в тот период – последствия ударов для живых существ на планете должны были быть, бесспорно, катастрофическими.

Их главная угроза для земной жизни состоит в выбросе огромного количества токсичных газов, которые обязательно должны были образоваться при этом, – вот от них-то многое живое наверняка могло погибнуть. И действительно, в упомянутых крупных биологических катастрофах всякий раз погибало до 90 % всех биологических видов, существовавших в то время на Земле.

Что произошло бы при падении на Землю астероида величиной в десятки километров? Геофизики в самом общем случае выяснили последствия такой глобальной катастрофы. Прежде всего, образовался бы кратер диаметром в сотни и глубиной в десятки километров. Затем в атмосферу были бы выброшены десятки тысяч кубических километров обломков, причем половина из них достигла бы верхних слоев стратосферы со скоростью, опережающей звук. При попадании на водную поверхность астероид образовал бы стометровые волны цунами с разбегом на тысячи километров от места удара. Вследствие удара возникло бы планетарное землетрясение в 13 баллов по шкале Рихтера в эпицентре, что в миллион раз сильнее самого мощного землетрясения, когда-либо зафиксированного в земной истории. Наконец, пыль и пепел, поднявшись в верхние слои атмосферы, вызвали бы наступление искусственной зимы, ведь под их непроницаемым покровом температура даже на экваторе около года держалась бы вблизи нулевой отметки.

Вообще-то токсичные и угарные газы выделяются при всех больших вулканических извержениях. Но скорость их выделения при вулканической деятельности способна вызвать лишь медленное и постепенное вымирание живых существ, даже если предположить, что это мощные и продолжительные извержения, какие имели место в глубоком прошлом Земли, охватывая целые регионы земного шара и продолжаясь тысячелетия.

Дело в том, что при извержениях концентрация токсичных газов нарастает этапами. А между тем по сегодняшним представлениям главная общая особенность всех больших биологических катастроф состоит в их относительной стремительности.

Сегодня предположение, что динозавры погибли именно от удара астероида, а не от вулканических извержений, принято практически повсеместно. Однако в последнее время ситуация стала и здесь меняться в пользу гипотезы космических столкновений.

След космических столкновений должны были сохранить удивительные образования фуллерены с захваченным в них космическим газом. (Фуллерены – полые шарики из десятков атомов углерода, обладающие исключительной способностью улавливать благородные газы гелий, неон и аргон.) Это породило мысль, что фуллерены могут служить еще одним признаком космического столкновения. Если в пластах определенной эпохи будет найдено множество фуллеренов, содержащих благородные газы в том соотношении, какое характерно для метеоритов и космической пыли, а не с земными характеристиками, это станет доказательством, что в ту эпоху Земля претерпела столкновение с метеоритом или астероидом.

Чему же приписать самые известные биологические катастрофы сотни миллионов лет назад – космическим столкновениям или «серийным» извержениям вулканов?

Наибольший интерес ученых вызвало исследование периода самого грандиозного, пермско-триасового катаклизма, иногда именуемого палеонтологами «великим побоищем».

Во время этой вселенской трагедии погибло около 90 % тогдашних биологических видов, а Земля была усыпана сажей, пеплом и мельчайшими остатками метеоритного вещества. Все эти приметы позволяют предположить, что пермско-триасовая катастрофа тоже была следствием столкновения Земли с астероидом. Однако этот вывод нельзя было считать надежно доказанным, поскольку на тот же период приходится и самое огромное и затяжное во всей земной истории извержение сибирских вулканов.

Примерно 450 млн лет назад последствия чудовищного взрыва положили конец господству трилобитов – разнообразнейших членистоногих обитателей Мирового океана. Затем, 80 млн лет спустя, в конце палеозойского периода, следующая глобальная катастрофа, также вызванная падением небесного тела, уничтожила царство кораллов и рыб. Но, пожалуй, самая страшная катастрофа в истории Земли произошла 250 млн лет назад. В результате этой катастрофы небо над планетой на протяжении многих тысячелетий оказалось затянуто непроницаемыми облаками пыли. Когда тучи разошлись, оказалось, что из гигантской армии пресмыкающихся, оккупировавших к моменту катастрофы сушу, выжили лишь считаные виды. Вместо погибших видов на обновленной планете расплодились терапсиды – уже весьма близкие к млекопитающим существа. Но и им удалось взрастить свою эволюционную ветвь лишь на два десятка миллионов лет. Ковчег нашей планеты снова налетел на какой-то небесный риф или айсберг. Терапсиды вымерли, и им на смену пришли динозавры, настал знаменитый юрский период.

Правильнее было бы считать, что падение астероидов, кроме собственных разрушений, запускает чисто земные катаклизмы: землетрясения, цунами и извержения вулканов. Это косвенно подтверждает сенсационная находка на северо-западе Австралии полузасыпанного древнего метеоритного кратера диаметром 200 км. По своим размерам этот двухсоткилометровый кратер превосходит все известные астроблемы (следы столкновения с земной поверхностью космических тел; от др. – греч. αστρον – звезда и греч. βλημα – рана, то есть звездная рана).

Возраст австралийского сверхкратера геологи определяют где-то в 200–250 млн лет, что вполне совпадает с эпохой «великого побоища». Метеорит или астероид, который мог породить такой огромный кратер, наверняка обладал достаточной массой и энергией, чтобы вызвать еще более страшную биологическую катастрофу, чем гибель динозавров

Гигантские каменные глыбы прилетающих из космоса астероидов, оказывается, могут не только менять течение эволюции живой материи, но и гасить хрупкое пламя разу ма… Так, средства массовой информации продолжают эксплуатировать рудиментарные страхи человечества картинами будущих космических катастроф, причем делают это со все большим наукообразием. В повседневных сенсациях после оживших динозавров, летающих тарелок и тонущих лайнеров все чаще встречаются предсказания космических катастроф с гигантскими волнами и падающими кометами.

Две трети земной поверхности занимают моря и океаны, следовательно, наиболее вероятно падение астероида именно в акваторию Мирового океана. Подобный удар породит мощную волну – цунами. Более половины крупных городов мира расположены на побережье. Компьютерные модели показывают, что волны, возникшие при падении в океан астероида, захлестнут берег на расстояние до 2 км. При своевременном оповещении вполне можно эвакуировать людей из зоны бедствия.

Катастрофическое цунами

Тем не менее всегда есть потенциальная метеоритная угроза уничтожения крупных городов или опустошительных цунами, ведь, по существу, Земля окружена густым роем астероидов. Начиная с тридцатых годов прошлого века, когда близ нее пролетел астероид Гермес диаметром в 1,5 км, было замечено более двух десятков крупных объектов, приблизившихся к Земле на крайне опасное расстояние лунной орбиты.

И сегодня встреча Земли с космической километровой скалой была бы смертельно опасной для флоры и фауны нашей планеты, не говоря уже о человечестве. Огненный шар, ворвавшийся в атмосферу на скорости в несколько сотен тысяч километров в час, на тысячелетия нанес бы огромный урон животным и растениям. Гигантские участки суши могли бы уйти под воду, небо покрыли бы непроницаемые пылевые облака, и на планете началась бы глобальная зима. По расчетам экспертов, при современной плотности населения в случае падения астероида диаметром около километра погибнет каждый четвертый житель планеты. Причинами гибели будут землетрясения, пожары, ураганы, цунами (при падении в океан), а также голод, вызванный климатическими изменениями, такими же, как при «ядерной зиме».

Ну а если земную орбиту пересечет космический айсберг, состоящий из замерзшей воды с примесью камней, песка и пыли?

Подобные небесные тела хорошо известны, это космические скитальцы – кометы. Ядро комет состоит из водного льда и различных замерзших газов, которые, приближаясь к Солнцу, начинают бурно испаряться и образуют роскошный хвост.

Уже первые приблизительные оценки показывают, что последствия от падения ледяной горы будут несколько иными, чем от обломка каменной скалы. Компьютерные модели демонстрируют: в зависимости от скорости и угла вхождения в атмосферу на некоторой высоте ледяное тело обязательно должно взорваться, так и не достигнув поверхности Земли. При тех же километровых размерах это будет чудовищный взрыв, эквивалентный тысячам атомных бомб, сброшенных в свое время на Хиросиму и Нагасаки. Однако происходить он будет принципиально иным образом.

Прежде всего, уже в верхних слоях атмосферы на траектории полета ледяного болида начнет выделяться колоссальное количество водяного пара. При этом от основного тела будут откалываться крупные фрагменты, тут же испаряющиеся в огненных вихрях, ну а особо крупные обломки должны через некоторое время взрываться, порождая гигантские облака перегретого водяного пара. В конце своего пути на высоте в несколько километров взорвется и ядро летающего айсберга. Причина взрыва может быть только одна: сжатый воздушной оболочкой перегретый пар вырывается наружу. Это очень напоминает взрыв парового котла исполинских размеров. Последствия подобного катаклизма будут принципиально различными для суши и моря. Причем можно сказать, что в данном случае результат не только теоретически предсказуем, но и исследован в реальных условиях. Это некогда секретные отчеты по воздушным ядерным взрывам и… разгадка тайны тунгусского дива.

Взрыв атомной бомбы на атолле Моруа показал, что ударная волна, сметая все с водной поверхности, тем не менее не образует какого-либо подобия цунами. А в нижние слои стратосферы выбрасывается парогазовое облако с относительно небольшим содержанием радиоактивной пыли. Любопытно, что и подводными ядерными взрывами не удалось вызвать что-либо напоминающее цунами, скорее всего для возникновения этого устрашающего явления требуются именно подводные колебания океанского дна в ходе «моретрясений».

Еще более удивительны результаты многих экспедиций на место падения Тунгусского метеорита. Среди десятков основных версий этого феномена ученые в конце концов остановились именно на гипотезе взрыва ледяного кометного ядра. Сценарий именно такого развития событий, произошедших более столетия назад в небе Восточной Сибири над рекой Подкаменная Тунгуска, подтверждает очень своеобразный вывал леса в эпицентре взрыва, отсутствие ярко выраженного кометного кратера и каких-либо остатков самого метеорита.

Внимание, которое привлек к себе тот небесный гость, породило много гипотез об обстреле Земли именно глыбами смерзшегося льда. Появились даже версии, объясняющие само происхождение земной гидросферы падением сверхгигантского космического айсберга. Правда, большинство ученых относятся к подобным моделям весьма скептически, справедливо полагая, что взрыв, испарение и последующее таяние такого колоссального количества льда, да еще и загрязненного самыми различными газовыми, жидкими и твердыми примесями, оставило бы специфические следы на поверхности планеты. Впрочем, эта гипотеза кажется вполне правдоподобной, если уменьшить размер ледяных «снежков», забрасываемых на земную поверхность. Ведь данные, поступающие с метеорологических и геофизических спутников, показывают, что за время существования Земля ежегодно подвергалась бомбардировке миллионов кометообразных небольших тел. Это заключение основывается на необычном распределении в земной атмосфере кислорода, излучающего в ультрафиолетовой части спектра.

Спутники зафиксировали своеобразные «дыры» протяженностью в несколько тысяч километров, в пределах которых подобное свечение намного ниже средней величины по планете. Возможно, подобные «дыры» образуются под воздействием небольших комет, состоящих из рыхлого снега, покрытого непрочной и тонкой коркой пыли. Дальнейшие расчеты показали, что для возникновения наблюдаемого количества «дыр» с Землей должно было сталкиваться ежегодно 18 млн комет диаметром около 12 м, несущих не менее 100 тонн воды каждая, а этого было бы вполне достаточно для образования со временем на Земле всего Мирового океана.

Другое дело – знаменитый астероид, который якобы уничтожил динозавров около 65 млн лет назад. С ним обычно сопоставляют циклопический кратер на мексиканском полуострове Юкатан, соответствующий астероиду диаметром в десяток километров. Тем не менее в последнее время все чаще можно услышать и альтернативные суждения на доисторическую гибель целого царства пресмыкающихся. В частности, высказываются мнения, что причиной этой судьбоносной для человечества катастрофы послужило именно ядро кометы средних размеров. Взорвавшись где-то над акваторией древнего океана, ледяной болид распылил над просторами планеты массу ядовитых соединений. Можно встретить и совсем смелые идеи о том, что ледяной «снежок», попавший в Землю, нес внутри себя вирусы или бактерии смертельно опасных организмов, в конечном итоге и погубивших рептилий-великанов. Слабым утешением может служить лишь, что такие события, по статистике, случаются приблизительно раз в 100 млн лет.

А сравнительно недавно интернациональная команда геологов, геофизиков и палеонтологов обнаружила следы гигантской волны, прокатившейся по океану около 200 млн лет назад. Следы этой древнейшей катастрофы обнаружились в слое пород и имеют достаточно необычный вид, позволяющий допустить, что в данном случае колоссальная масса льда распалась в верхних слоях атмосферы на несколько километровых фрагментов, которые почему-то не взорвались, приводнившись в воды протоокеана. При этом последовательная серия гидроударов от череды падений исполинских фрагментов вызвала резонансные волны, возможно, достигавшие километровой высоты. Судя по формациям донных отложений главная резонансная волна, вызванная последовательным наложением волн от остатков кометного ядра, несколько раз обежала большую часть Северного полушария, уничтожив три четверти всех видов животных, населявших нашу планету.

Во всей «астероидной проблеме» основным вопросом остается: смогут ли астрономы на основе современных наблюдений достаточно точно и своевременно предсказывать появление космической метеоритной угрозы? Между тем электронное моделирование движения кометных ядер, периодически появляющихся из далеких окрестностей Солнечной системы, показывает, что их траектории достаточно хаотичны. Чаще всего блуждания комет между газовыми гигантами заканчиваются распадом под действием сильнейших сил тяготения и выпадением на Юпитер.