Большая, быстро движущаяся масса, которая поражает Землю, несомненно, способна вызвать массовое вымирание. Однако такая теория потребовала бы убедительных доказательств периодических воздействий, которых Земля, похоже, не имеет. Изображение предоставлено: Don Davis / NASA.

Являются ли массовые вымирания периодическими? И мы должны за одного?

65 миллионов лет, воздействие уничтожило 30% всей жизни на Земле. Может ли еще один быть неизбежным?

«То, что может быть утверждено без доказательств, может быть отклонено без доказательств». Кристофер Хитченс

65 миллионов лет назад массивный астероид, возможно, от пяти до десяти километров в поперечнике, ударил по Земле со скоростью, превышающей 20 000 миль в час. После этого катастрофического столкновения были уничтожены гигантские бегемоты, известные как динозавры, которые доминировали на поверхности Земли более 100 миллионов лет. Фактически, около 30% всех видов, существующих в настоящее время на Земле, были уничтожены. Это был не первый раз, когда Земля была поражена таким катастрофическим объектом, и, учитывая, что там, это, вероятно, не будет последним. Идея, которая рассматривалась в течение некоторого времени, заключается в том, что эти события на самом деле являются периодическими, вызванными движением Солнца через галактику. Если это так, мы должны быть в состоянии предсказать, когда придет следующий, и живем ли мы в период сильно повышенного риска.

Попадание гигантского куска быстро движущегося космического мусора - это всегда опасность, но эта опасность была самой большой в первые годы существования Солнечной системы. Изображение предоставлено NASA / GSFC, BENNU'S JOURNEY - Тяжелая бомбардировка.

Всегда существует опасность массового вымирания, но ключ к ее количественному определению точно. Угрозы вымирания в нашей Солнечной системе - от космической бомбардировки - обычно исходят из двух источников: пояс астероидов между Марсом и Юпитером, и пояс Койпера и облако Оорта вне орбиты Нептуна. Для пояса астероидов, предполагаемого (но не определенного) происхождения убийцы динозавров, наши шансы получить удар от крупного объекта значительно уменьшаются со временем. Для этого есть веская причина: количество материала между Марсом и Юпитером со временем истощается без механизма его пополнения. Мы можем понять это, взглянув на несколько вещей: молодые Солнечные системы, ранние модели нашей собственной Солнечной системы и большинство безвоздушных миров без особенно активной геологии: Луна, Меркурий и большинство спутников Юпитера и Сатурна.

Виды с самой высокой разрешающей способностью всей лунной поверхности были недавно получены Лунным разведывательным орбитальным аппаратом. Мария (более молодые, более темные регионы) явно менее покрыты кратерами, чем лунные возвышенности. Изображение предоставлено NASA / GSFC / Аризонским государственным университетом (составлено И. Антоненко).

История столкновений в нашей Солнечной системе буквально написана на лицах миров, подобных Луне. Там, где лунные возвышенности - более легкие места, - мы можем наблюдать давнюю историю сильных кратеров, начиная с самых ранних дней в Солнечной системе: более 4 миллиардов лет назад. Существует очень много крупных кратеров с меньшими и меньшими кратерами внутри: свидетельство того, что на ранних этапах был невероятно высокий уровень ударной активности. Однако, если вы посмотрите на темные области (лунная Мария), вы увидите гораздо меньше кратеров внутри. Радиометрические датировки показывают, что большинству этих областей от 3 до 3,5 миллиардов лет, и даже это настолько отличается, что количество кратеров намного меньше. Самым молодым регионам, найденным в Oceanus Procellarum (самая большая кобыла на Луне), всего 1,2 миллиарда лет, и они наименее кратерами.

Показанный здесь большой бассейн, Oceanus Procellorum, является крупнейшим, а также одним из самых молодых из всех лунных марий, о чем свидетельствует тот факт, что он является одним из наименее окрашенных. Изображение предоставлено NASA / JPL / Galileo.

Из этого доказательства мы можем сделать вывод, что пояс астероидов с течением времени становится все более разреженным, а скорость кратеров уменьшается. Ведущая школа мысли состоит в том, что мы еще не достигли этого, но в какой-то момент в течение следующих нескольких миллиардов лет Земля должна испытать свой самый последний большой удар астероида, и, если в мире еще есть жизнь, последнее массовое вымирание событие, возникающее в результате такой катастрофы. Пояс астероидов сегодня представляет меньшую опасность, чем когда-либо в прошлом.

Но облако Оорта и пояс Койпера - разные истории.

Пояс Койпера - это местоположение наибольшего числа известных объектов в Солнечной системе, но облако Оорта, более слабое и более отдаленное, не только содержит намного больше, но с большей вероятностью будет возмущено проходящей массой, подобно другой звезде. Изображение предоставлено НАСА и Уильямом Крочо.

За пределами Нептуна во внешней Солнечной системе существует огромный потенциал для катастрофы. Сотни тысяч - если не миллионы - больших кусков льда и камня ждут на узкой орбите вокруг нашего Солнца, где проходящая масса (например, Нептун, другой объект пояса Койпера / облака Оорта или проходящая звезда / планета) имеет потенциал гравитационного разрушения. Разрушение может иметь любое количество последствий, но один из них заключается в том, чтобы швырнуть его во внутреннюю Солнечную систему, куда он может прибыть как блестящая комета, но где он также может столкнуться с нашим миром.

Каждые 31 миллион лет или около того Солнце движется через плоскость галактики, пересекая область наибольшей плотности с точки зрения галактической широты. Изображение предоставлено NASA / JPL-Caltech / R. Вред (основной иллюстрации галактики), модифицированный пользователем Wikimedia Commons Cmglee.

Взаимодействия с Нептуном или другими объектами в поясе Койпера / Облаке Оорта являются случайными и независимыми от всего, что происходит в нашей галактике, но возможно, что оно проходит через богатый звездами регион, такой как галактический диск или одно из наших спиральных рукавов. - может повысить шансы кометного шторма и вероятность удара кометы по Земле. Когда Солнце движется по Млечному Пути, на его орбите возникает интересная особенность: примерно раз в 31 миллион лет он проходит через галактическую плоскость. Это просто орбитальная механика, поскольку Солнце и все звезды следуют по эллиптическим путям вокруг центра галактики. Но некоторые люди утверждают, что есть свидетельства периодического вымирания в том же масштабе времени, что может свидетельствовать о том, что эти вымирания вызываются кометным штормом каждые 31 миллион лет.

Процент видов, которые вымерли за различные промежутки времени. Наибольшее известное исчезновение - граница Пермо-триаса приблизительно 250 миллионов лет назад, причина которой все еще неизвестна. Изображение предоставлено: пользователь Wikimedia Commons Smith609, по данным Raup & Smith (1982) и Rohde and Muller (2005).

Это правдоподобно? Ответ можно найти в данных. Мы можем посмотреть на основные события исчезновения на Земле, о чем свидетельствуют записи окаменелостей. Метод, который мы можем использовать, состоит в том, чтобы подсчитать количество родов (один шаг более общий, чем «вид» в нашей классификации живых существ; для человека «гомо» в homo sapiens - это наш род), существующий в любой момент времени. Мы можем сделать это, вернувшись назад более чем на 500 миллионов лет, благодаря свидетельствам, обнаруженным в осадочных породах, позволяющим нам увидеть, какой процент существовал, а также отмирал в любом заданном интервале.

Затем мы можем искать шаблоны в этих событиях исчезновения. Самый простой способ сделать это, количественно, это взять преобразование Фурье этих циклов и посмотреть, где (если где-либо) возникают паттерны. Если бы мы наблюдали случаи массового вымирания каждые 100 миллионов лет, например, когда происходило большое падение числа родов с этим точным периодом каждый раз, тогда преобразование Фурье показало бы огромный скачок с частотой 1 / (100 миллионов года). Итак, давайте вернемся к этому: что показывают данные о вымирании?

Измерение биоразнообразия и изменений в количестве родов, существующих в любой момент времени, для выявления наиболее крупных событий исчезновения за последние 500 миллионов лет. Изображение предоставлено: пользователь Wikimedia Commons Альберт Местре с данными Rohde, RA и Muller, RA

Есть некоторые относительно слабые доказательства всплеска с частотой 140 миллионов лет, а другой, немного более сильный всплеск - 62 миллиона лет. Там, где находится оранжевая стрелка, вы можете видеть, где будет иметь место периодичность в 31 миллион лет. Эти два пика выглядят огромными, но это только относительно других пиков, которые совершенно незначительны. Насколько сильны, объективно, эти два всплеска, которые являются нашим доказательством периодичности?

На этом рисунке показано преобразование Фурье событий исчезновения за последние 500 миллионов лет. Оранжевая стрелка, вставленная Э. Сигелем, показывает, где будет соответствовать периодичность в 31 миллион лет. Изображение предоставлено: Rohde, RA & Muller, RA (2005). Циклы в ископаемом разнообразии. Природа 434: 209–210.

За время, составляющее всего ~ 500 миллионов лет, вы можете разместить там только три возможных массовых вымирания в 140 миллионов лет и только около 8 возможных событий на 62 миллиона лет. То, что мы видим, не соответствует событию, происходящему каждые 140 миллионов или каждые 62 миллиона лет, но, скорее, если мы увидим событие в прошлом, есть большая вероятность того, что другое событие будет либо 62, либо 140 миллионами лет в прошлом или будущем. , Но, как вы можете ясно видеть, нет никаких доказательств периодичности в 26–30 миллионов лет в этих вымираниях.

Однако, если мы начнем смотреть на кратеры, которые мы находим на Земле, и на геологический состав осадочных пород, идея полностью развалится. Из всех воздействий, которые происходят на Земле, менее четверти из них происходят от объектов, происходящих из облака Оорта. Что еще хуже, из границ между геологическими временными шкалами (триасовый / юрский, юрский / меловой или меловой / палеогеновой границы) и геологическими записями, которые соответствуют событиям вымирания, только событие 65 миллионов лет назад показывает характерный пепел-и слой пыли, который мы ассоциируем с серьезным воздействием.

Мелово-палеогеновый пограничный слой очень сильно различается в осадочных породах, но именно тонкий слой пепла и его элементный состав рассказывают нам о внеземном происхождении импактора, вызвавшем событие массового вымирания. Изображение предоставлено Джеймсом Ван Ганди.

Идея о том, что массовые вымирания являются периодическими, интересна и убедительна, но доказательств этому просто нет. Идея о том, что прохождение Солнца через галактическую плоскость вызывает периодические удары, тоже говорит о великой истории, но опять же, нет никаких доказательств. На самом деле, мы знаем, что звезды находятся в пределах досягаемости облака Оорта каждые полмиллиона лет или около того, но мы, безусловно, в настоящее время находимся между этими событиями. В обозримом будущем Земля не подвергнется повышенному риску стихийного бедствия, исходящего из Вселенной. Вместо этого, похоже, что наша самая большая опасность связана с тем, что мы все боимся смотреть: на себя.

Starts With A Bang теперь на Forbes и переиздан на Medium благодаря нашим сторонникам Patreon. Итан является автором двух книг «За галактикой» и «Трекнология: Наука звездного пути от трикодеров до Варп Драйв».