Загадки массового пермского вымирания

Обновлено: 22.11.2024

Наука не стоит на месте. То, что считалось феноменом и неразрешимой загадкой еще вчера, сегодня получило доказательные научные объяснения. О самых удивительных тайнах, которые раскрыли ученые, — в нашем обзоре.

ЕСТЬ ЛИ ЖИЗНЬ НА МАРСЕ?

«Марсианская лихорадка» началась еще в начале XX века, когда Никола Тесла сообщил о загадочных сигналах, которые якобы принял из космоса. Они были получены изобретателем в Колорадской обсерватории, когда он исследовал молнии и строил первые экспериментальные установки для получения мощных электрических разрядов. С тех пор ученые и весь мир не теряют надежды найти доказательства существования жизни на Красной планете.

К этой задаче удалось приблизиться благодаря марсианским миссиям НАСА. В 2014 году марсоход Curiosity зафиксировал всплеск метана в атмосфере Марса и обнаружил органические молекулы в образцах, извлеченных в ходе бурения скалы Камберленд, а в конце сентября 2015 года заявил о главной сенсации века — наличии воды на Красной планете. Недавно радар, летающий вокруг Марса, обнаружил на глубине 1,5 км большие резервуары соленой воды.

Сегодня многие ученые уверены, что условия, которые были на Марсе 4–3,5 млрд лет назад, вполне могли поддерживать жизнь, а обнаружить ее следы — дело техники. В феврале 2021 года до Марса долетели сразу три космических миссии с новейшим оборудованием, прибывшие из США, Китая и Объединенных Арабских Эмиратов. Поисками жизни на Красной планете прямо сейчас занимается десяток аппаратов: роверы, марсоходы, орбитальные станции, спутники и даже первый внеземной вертолет Ingenuity. Каждый день исследований, проводимых роботами, приближает нас к новым знаниям, а если верить самым смелым прогнозам, то и к возможности поселиться на Марсе.

ФЕНОМЕН РОСТА ЧЕЛОВЕКА

С каждым поколением люди становятся все выше. Этот природный феномен был недавно подробно исследован и описан учеными на примере голландцев — самой высокой нации на Земле. За последние 200 лет жители Нидерландов выросли примерно на 20 см: средний рост мужчины составил 1,84 м, женщины — 1,71 м. Пытаясь понять причины столь стремительного роста нации, команда специалистов проанализировала базу данных о 94 516 жителях трех северных провинций страны. Во внимание ученых попали лишь люди старше 45 лет, родившиеся в Нидерландах от родителей-голландцев. Оказалось, что в период с 1935 по 1967 год больше всего детей рождалось у высокорослых мужчин. Женщины выбирали более высоких партнеров, так как рост ассоциировался с лучшим здоровьем, хорошим уровнем образования и доходов. Скачок роста, который продемонстрировали голландцы, может служить наглядным примером эволюции человека в действии и доказательством того, что она еще не закончилась, утверждают ученые. «Это исследование доказывает, что человеческая популяция все еще является предметом естественного отбора», — заявил биолог из Йельского университета Стивен Стирнс.

МАССОВОЕ ПЕРМСКОЕ ВЫМИРАНИЕ

Величайшая катастрофа на планете произошла в конце палеозойской эры: около 252 млн лет назад. Тогда вымерло 96% морских видов животных, 83% видов насекомых и 70% представителей наземной фауны. До недавнего времени ученые могли лишь строить гипотезы о том, почему это произошло: выдвигались версии о падении метеорита, столкновении Земли с астероидом, выбросе метана, резком изменении климата и др. Многие ученые сходились во мнении, что виной катастрофы явилось излияние Сибирских траппов в результате мощнейшего извержения в истории Земли.

Наиболее полные доказательства этой версии были представлены в апреле этого года международной командой геофизиков и геохимиков. Ученые установили, что 252 млн лет назад траппы Сибири выбросили в атмосферу триллионы тонн углекислого газа, что привело к окислению воды в мировом океане и сделало его малопригодным для жизни. Выводы ученых основываются на изучении двух типов изотопов бора, содержавшихся в известняке у побережья Объединенных Арабских Эмиратов. Измерения показали, что за 10 000 лет уровень pH океана понизился на 0,7. «Это настолько быстрое изменение, что океан просто не смог защититься от столь увеличившегося уровня CO2», — рассказал руководитель исследования Мэтью Кларксон, геохимик из Университета Отаго в Новой Зеландии. Одной загадкой на Земле стало меньше.

Следующая загадка

Археология Кавказа: Алексея Дмитриевича Резепкина: На Кавказе найдены самые древние в мире артефакты Археологический памятник "Клады" под ст.Новосвободная в Адыгее. Темп-лекция археолога Алексея Дмитриевича Резепкина из ИИМК РАН (СПб). КЛАДЫ-ХАШПЕК-KLADY (Адыгея) - один из самых ярких археологических памятников в России: "здесь какую находку не возьми - единственная в мире" (А.Д.Резепкин). В "Кладах" (Хашпек) найдены: самый древний на сегодняшний день меч в мире, самая древняя архитектурная колонна в Европе, самый древний струнный (вторая треть 4-го тыс. до н. э.) музыкальный инструмент в мире и самая древняя в мире (вторая треть 4-го тысячелетия) настенная сюжетная цветная роспись (а не просто орнамент) в гробницах. Эти курганы сегодня охраняет специальный отряд черкессов. Снято одним дублем в октябре 2014 между "Кладами" и "Богатырской поляной" (в Урочище Клады). Ведет интервью Михаил Завалишин. Инициатор, режиссер и оператор - Дмитрий Алексеев (Dimale Studio). Подготовка - Д.Алексеев, С.М.Осташинский (Эрмитаж, СПб).

7 часов назад

Через час

3 часа назад

Страна: Германия Год: 2019 Жанр: фантастика боевик Продолжительность: 94 минуты (1:34) Премьера (МИР): 7 сентября 2019 Премьера (РФ): 15 октября 2021 Началась война между человечеством и интеллектуальными машинами, и машины побеждают. Томаш — дезертир, который пытается спрятаться как можно дальше от боевых действий. В бескрайней пустоте северной Скандинавии он встречает Лилию, последнюю выжившую из группы сопротивления, которая полна решимости сразиться с превосходящими машинами

7 часов назад

5 месяцев назад

Расшифровка древних надписей Северного Кавказа (2017)

7 часов назад

5 месяцев назад

музыкальная пауза: Млечный путь Мой дом студия: Racurs / რაკურსი

5 месяцев назад

გარიბარდელები Гарибардици (1972) Д/Ф Жанр: документальный / დოკუმენტური Автори: Леван Цинцадзе & Табукашвили Грузинская студия научно - популярных и документальных фильмов ,,Мематиане" фильм премирован на венецианском фестивале

5 месяцев назад

Артефакты Кавказа Тайна: Мильской равнины

7 часов назад

5 месяцев назад

Доклад английского генетика д-ра Брайана Сайкса (Bryan Sykes), руководителя проекта по исследованию ДНК образцов биоматериала от гоминоидов (Оксфорд-Лозанна).

7 часов назад

5 месяцев назад

Lost Golden City Затерянный Золотой Город

5 месяцев назад

Археология Кавказа: Резепкин (2017)

5 месяцев назад

Лекциа Станислава Дробышевского ,,Одомашнивание животных"(2017) Что мы знаем про одомашнивание животных? Сколько раз и где приручалась собака? Современный эксперимент с лисами. Сознательное и бессознательное одомашнивание. О том, как происходил процесс одомашнивания животных, расскажет наш замечательный лектор – Станислав Владимирович Дробышевский. Овцы, свиньи, коровы, лошади, ослы, олени, верблюды, ламы, кролики, кошки и многие другие. Что такое ослинницы и кто кого одомашнил: человек кошку или кошка человека? Об этом и другом в сегодняшней лекции.

7 часов назад

Следующая загадка

Рис. 1. Небольшой слой вулканического пепла в разрезе этого островного холма Лоскоп в Южной Африке стал отправной точкой для восстановления геохронологии событий, происходивших на рубеже перми и триаса, выполненного авторами статьи. В нижней части холма представлены отложения верхнепермской формации Бальфур (Balfour Formation), а в верхней части обнажаются породы формации Катберг (Katberg Formation), отложившиеся уже в триасе, после массового пермского вымирания. Обе эти формации входят в супергруппу Кару (Karoo Supergroup), широко распространенную на юге Африки. Фото одного из соавторов обсуждаемой статьи Джона Гейссмана (John Geissman) с сайта news.berkeley.edu

Окончание пермского периода и всей палеозойской эры отмечается самым масштабным массовым вымиранием в истории Земли. По этому событию проводится граница между пермским и триасовым периодами. Датировка этого события в соответствии с современной геохронологической шкалой составляет 251,902±0,024 млн лет — именно на это время приходится пик вымирания морских видов в Северном полушарии, по которому и была установлена граница. Недавние комплексные геологические, палеонтологические и палинологические исследования, проведенные в Южной Африке, показали, что массовое пермское вымирание на суше в Южном полушарии началось раньше, чем в океанах Северного полушария, и было не краткосрочным катастрофическим событием, а растянутым во времени процессом.

Массовое пермское вымирание — самое крупное из пяти массовых вымираний фанерозоя, которое привело к исчезновению 96% всех морских видов и 73% наземных видов позвоночных. Традиционно считается, что эта крупнейшая биосферная катастрофа в истории Земли произошла с геологической точки зрения практически «мгновенно» — в течение 30–35 тыс. лет. В частности, это надежно фиксируется по резкой смене морских биосообществ в отложениях Южного Китая, принятых в качестве эталонных для данного периода (Q. Zheng et al., 2013. Sedimentary features of the Permian-Triassic boundary sequence of the Meishan section in Changxing County, Zhejiang Province).

Основной причиной глобальных климатических изменений, повлекших за собой массовое вымирание в конце перми, считается невероятно высокая вулканическая активность на территории нынешней Сибири, приведшая к формированию крупнейшей трапповой провинции мира — Сибирских траппов. Как следствие, повысилась температура атмосферы и океана, увеличилась концентрация CO₂ и других вулканических газов в атмосфере, а в морской воде упало содержание кислорода (см.: Важной причиной вымирания морских животных в конце пермского периода была нехватка кислорода, «Элементы», 17.01.2019).

Группа геологов и палеобиологов из США, Канады и ЮАР решила применить комплексный подход к восстановлению истории событий, происходивших на рубеже перми и триаса на континентах южной части земного шара, чтобы понять, насколько они совпадали с тем, что происходило в северных океанах. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications.

Для своего исследования авторы выбрали южноафриканский бассейн Кару, считающийся эталонным местом для изучения непрерывного разреза пермь-триасовых отложений, богатых окаменелостями ископаемых наземных животных и растений. В конце перми этот район был частью Гондваны — южной половины суперконтинента Пангея, объединявшего в конце палеозоя и начале мезозоя практически всю сушу Земли. В состав Гондваны входили современные территории Африки, Южной Америки, Антарктиды, Австралии, Новой Зеландии, Аравии, Мадагаскара и Индостана.

Насколько неопределенной является граница, фиксирующая время величайшего массового вымирания на суше Южного полушария, видно из рис. 2. Изменения климата и их отражение в смене биологических видов занимают более миллиона лет.

Рис. 2. Обобщенная стратиграфическая схема пермско-триасовой группы Бофорта (Beaufort Group) бассейна Кару, составленная авторами исследования на основе литературных данных. Четыре левых столбца — стратиграфические подразделения: периоды, группа, подгруппа, формации (Fm.) и пачки (Mbr.). Правый столбец — биозоны (см. Biozone) — биостратиграфические подразделения, выделенные по преобладанию и смене руководящих родов позвоночных. Справа указан возраст в млн лет, полученный уран-свинцовым методом. Красная стрелка — начало чансинского века (см. Changhsingian), фиксирующее смену глобального климата. Желтая стрелка — датированные авторами исследования слои вулканического пепла в кровле формации Бельфур. Рисунок из обсуждаемой статьи в Nature Communications

Из схемы видно, что на суше климатические изменения начались задолго до вымирания морских видов. Примерно на рубеже 254 млн лет аргиллиты (породы, образующиеся при перекристаллизации глин), преобладающие в нижней части формации Бальфур, сменяются песчаниками и конгломератами (обозначены на схеме как PNC), формирующимися в мелководных речных и временных потоках. Это говорит о смене климата на более теплый и засушливый.

Примерно в это же время среди наземных позвоночных параллельно с доминирующими даптоцефалами (Daptocephalus) — немлекопитающими растительноядными из семейства дицинодонтов — появляются (еще в пределах биозоны Daptocephalus) другие представители семейства дицинодонтов — листрозавры (Lystrosaurus).

Примерно в то же время, когда в океанах происходит массовое вымирание морских биологических видов, полностью исчезают даптоцефалы, а крупные листрозавры Lystrosaurus maccaigi сменяются мелкими Lystrosaurus declivis, успешно пережившими пермское вымирание и ставшими доминирующим видом среди позвоночных раннего триаса (биозона Lystrosaurus).

Однако ни граница между формациями Бальфур и Катберг, фиксирующая смену условий осадконакопления, ни граница между биозонами Daptocephalus и Lystrosaurus не совпадает с возрастом 251,9 млн лет, установленным в качестве геохронологической границы между пермью и триасом. При этом точный возраст границы между биозонами Daptocephalus и Lystrosaurus, фиксирующей время массового вымирания на суше по смене биологических видов, до последнего времени был неизвестен.

Изучая литостратиграфию двух островных холмов (такие формы рельефа в Южной Африке еще называют коппи или инзельберги), исследователи обнаружили в самой верхней части разреза формации Бальфур слой вулканического пепла мощностью около 1 см, который отделяет биозону Daptocephalus от биозоны Lystrosaurus. Анализ 13 зерен цирконов, извлеченных из пеплового слоя, выполненный уран-свинцовым методом с использованием данных термической ионизационной масс-спектрометрии с разведением изотопов (ID-TIMS), позволил определить возраст слоя — 252,24 млн лет.

Авторы считают, что именно в это время в данном регионе произошло массовое вымирание наземной фауны. А это существенно раньше пика вымирания морских видов, приходящегося на 251,902 млн лет, по которому проведена граница между пермью и триасом.

Параллельно с изучением фауны, авторы провели палинологические исследования — проанализировали состав ископаемой пыльцы растений в осадочных породах, расположенных выше и ниже пеплового слоя. Ученые выяснили, что отложения над пепловым слоем лишены пыльцы Glossopteris — самых известных представителей семенных папоротников, доминировавших среди позднепермской флоры Гондваны. Исчезновение пыльцы этого рода на рубеже перми и триаса считается своеобразным индикатором пермского вымирания для наемных растений. Это еще раз подтверждает вывод о том, что пепловый слой возрастом 252,24 млн лет является надежным маркером границы смены наземных биосообществ в бассейне Кару на юге Африки.

Известно, что в Австралии, также являвшейся в конце пермского периода частью Гондваны, аналогичная смена наземных видов растений произошла еще раньше — 252,31 млн лет назад (C. Mays et al., 2019. Refined Permian−Triassic floristic timeline reveals early collapse and delayed recovery of south polar terrestrial ecosystems).

Все это говорит о том, что массовое пермское вымирание происходило не одновременно в море и на суше, а также в Южном и Северном полушариях. По мнению авторов, серьезные изменения наземных экосистем в Южном полушарии произошли на 300 тыс. лет раньше, чем вымирание морской фауны в Северном полушарии. А серьезные климатические изменения, которые и стали причиной массового вымирания, начались еще на сотни тысяч лет раньше.

Модель изменений в бассейне Кару (рис. 3) предполагает, что здесь в конце перми влажный климат сменился засушливым, а водно-болотный ландшафт — сухой полупустыней, что лишило пищевой базы крупных растительноядных позвоночных, таких как Daptocephalus, и привело к их быстрому вымиранию. Из листрозавров пережить климатическую катастрофу смогли только мелкие виды, живущие в норах и питающиеся корнями растений.

Рис. 3. Сводная диаграмма корреляции геологических, геофизических, палинологических и палеонтологических данных, определяющих положение границы перми и триаса (PTB — показана горизонтальной красной стрелкой), составленная по литературным источникам с учетом результатов обсуждаемого исследования. Слева направо: хроностратиграфическая шкала (возраст указан в млн лет назад), периоды смены глобальной магнитной полярности, вулканическая активность в Сибирской трапповой провинции (бордовый — лавы, серый — пирокласты, желтый — силлы), смена палинологических сообществ в Австралии (граница смены показана темно-серой полосой), то же для бассейна Кару (по данным авторов), граница биозон в бассейне Кару и зона распространения пыльцы Glossopteris (по данным авторов). Рисунок из обсуждаемой статьи в Nature Communications, с упрощениями

Результаты исследования показывают, что массовое пермское вымирание было не «мгновенным», как считалось ранее (S. Shen et al., 2018. A sudden end-Permian mass extinction in South China), а продолжалось от нескольких сотен тысяч до миллиона лет — примерно столько же, сколько длились вулканические излияния траппов на Сибирской платформе. На суше вымирание началось раньше, чем в океане, и было более длительным.

При этом, по мнению авторов, вымирание наземных растительных и животных, а также морских видов было вызвано разными причинами. Для морских видов такими причинами могли быть закисление океана (повышение кислотности морской воды), вызванное попаданием в океан углекислого газа из атмосферы или аноксия океана (anoxic event) — снижение содержания кислорода в воде. Для наземных видов животных — резкое потепление, связанное с выбросом вулканогенных парниковых газов (которые к тому же являются токсичными), а также разрушение пищевых цепей, вызванное изменениями в экосистемах. Что касается наземных растений, то здесь в качестве одной из причин упадка пермских видов авторы рассматривают разрушение защитного озонового слоя и изменение состава атмосферы. Именно этим разнообразием факторов климатических изменений ученые объясняют разобщенность во времени упадка биологических систем на суше и в океане в конце пермского периода.

Источник: Robert A. Gastaldo, Sandra L. Kamo, Johann Neveling, John W. Geissman, Cindy V. Looy, Anna M. Martini. The base of the Lystrosaurus Assemblage Zone, Karoo Basin, predates the end-Permian marine extinction // Nature Communications. 2020. DOI: 10.1038/s41467-020-15243-7.

ЖИВЫЕ И ЦВЕТНЫЕ ДОЖДИ

Дожди из креветок, рыб, лягушек, пауков, червей или птиц — редкое природное явление, которое пугало людей еще в древние времена и продолжает смущать в наши дни. Например, в мае этого года осадки в виде миллиона маленьких пауков «выпали» в австралийском городе Гоулберн в Новом Южном Уэльсе и были расценены некоторыми жителями как знамение скорого конца света.

К счастью, у людей науки нашлось объяснение для «живых» дождей — большинство ученых сходятся во мнении, что виной всему водяные смерчи и торнадо, которые выхватывают животных из их среды обитания и переносят на огромные расстояния. Что касается рыб, то они не всегда падают сверху: некоторые виды умеют ползать по суше и даже дышать легкими — например, двоякодышащие рыбы протоптеры. Вероятность осадков из мертвых птиц повышается во время новогодних праздников, когда в небо взлетают тысячи петард и фейерверков.

Еще один природный феномен — цветные осадки — до сих пор наводит панику на города мира. В Индии в 2001 году в течение двух месяцев шел кровавый дождь. В Саратовской области недавно выпадал оранжевый снег. Ученые быстро реагируют на подобные аномалии и находят им объяснения: так, в российском снеге обнаружились частицы африканского песка из пустыни Сахара, а в дожде — споры местного лишайника.

ПОЛЗАЮЩИЕ КАМНИ

В 2011 году команда исследователей из Института океанографии Скриппса затеяла эксперимент. Ученые установили метеостанцию в Долине Смерти и принесли на озеро 15 валунов, оборудованных GPS-приемниками — экспериментировать с исконными камнями в Долине Смерти руководство национального парка запретило. Трехлетние наблюдения позволили подтвердить одну из высказывавшихся ранее гипотез: камни катятся под действием силы ветра, причем происходит это только зимой, когда в морозные ночи на валунах образуются корки льда, выполняющие роль паруса. Параллельно ученым удалось обелить туристов в глазах смотрителей парка — те полагали, что пустые дорожки от камней доказывают: посетители воруют ценные «экспонаты». Исследователи убедили их в том, что это всего лишь следы от растаявших льдин.

МИГРАЦИЯ ЖИВОТНЫХ

Миграция сама по себе — чудо. Ученым долго не удавалось узнать, как именно многие поколения животных безошибочно находят место зимовки, которое когда-то выбрали их предки. Последняя из раскрытых тайн — миграция бабочек монарх. Каждая из них живет около двух месяцев, но при этом короткая жизнь особей не становится преградой для большого путешествия всей колонии: ежегодно полчища бабочек преодолевают тысячи километров, перемещаясь из Канады в Мексику осенью и возвращаясь в Северную Америку по весне. 30 лет ученые не могли определить место зимовки монархов.

Оказалось, это небольшая область в труднодоступных горах Мексики. Она была найдена в 1975 году и с тех пор стала местом паломничества любителей природы: зона находится в границах биосферного заповедника «Марипоса-Монарка». Лишь недавно биологам удалось объяснить, как именно бабочки-путешественницы находят дорогу к месту зимовки и обратно. Оказалось, у них есть сразу два природных навигатора: солнечный «датчик», позволяющий ориентироваться по свету, и «магнитный компас», помогающий ориентироваться по магнитному полю Земли. Как показало исследование 2014 года, магниторецепция является дублирующей системой для монархов: она запускается лишь при недостатке солнечного света.

Следующая загадка

Самое грандиозное массовое вымирание в истории Земли, произошедшее в конце пермского периода примерно 252 млн лет назад, совпадает по времени с невероятно мощной вулканической активностью на территории нынешней Сибири, приведшей к формированию крупнейшей трапповой провинции мира — Сибирских траппов. В том, что эти два события связаны, ученые уже практически уверены, но пока не очень ясно, в чем эта связь состоит. Сравнение состава ксенолитов в образцах пород, вынесенных на поверхность до и после этих событий, подтверждает гипотезу о том, что вулканическая активность сопровождалась выбросами гигантских объемов галогенов и других летучих соединений, которые могли нанести непоправимый ущерб атмосфере Земли и вызвать биосферную катастрофу.

В нескольких местах на Земле сохранились следы мощнейшей вулканической активности прошлого, с которой все нынешние извержения не идут ни в какое сравнение: на территориях, сравнимых по площади с целыми странами, в течение сотен тысяч или даже миллионов лет изливались огромные количества лавы. Привычных нам вулканических конусов и кратеров не было, лава проникала на поверхность через многочисленные трещины в земной коре и благодаря низкой вязкости заполняла низины и растекалась на большие расстояния. Рано или поздно такие процессы прекращались, лава застывала, а в дело вступала эрозия. Сейчас в таких местах наблюдается характерный ступенчатый рельеф (рис. 1) — траппы (от шведского trappa — «лестница»).

Сибирские траппы (рис. 2) — одна из крупнейших магматических провинций (см. Large igneous provinces и новость В крупных магматических провинциях могло быть два источника магмы, «Элементы», 18.04.2018). Они сформировались около 252 млн лет назад. Примерно в то же время произошло массовое пермское вымирание — едва ли не величайшая катастрофа в истории жизни на Земле: за очень короткое время (около 1 миллиона лет, а по некоторым оценкам — даже быстрее) вымерло приблизительно 96% видов морских животных, 70% видов наземных позвоночных и более 83% видов насекомых. Естественно предположить, что эти два события связаны между собой.

Сейчас ученые уже особо не сомневаются в этом, но пока непонятен конкретный механизм, из-за которого образование Сибирских траппов привело к таким катастрофическим последствиям для биосферы. Проблема еще и в том, что крупных магматических провинций на Земле довольно много (рис. 3), но их формирование далеко не всегда удается связать с вымираниями. Так что надо разобраться, что сделало Сибирские траппы такими «смертоносными» и что в них было такого особенного.

Угрозу для глобального природного равновесия в случае массовой вулканической активности обычно представляют не сами продукты излияний (лавы, туфы, пепел и т. д.), а сопровождающие ее выбросы вулканических газов, многие из которых являются токсичными для живых организмов или влияют на состав и физические свойства атмосферы. Однако для того, чтобы это влияние стало ощутимым в масштабах всей планеты, объемы этих выбросов должны быть весьма существенными. Имевшиеся ранее данные о содержаниях хлора и других галогенов, а также всего набора летучих элементов в верхней мантии, где шло формирование магматических очагов, противоречили подобному предположению. Задачей ученых было найти подтверждение факта накопления больших объемов летучих компонентов в магматическом очаге под Сибирской платформой.

Первый шаг в этом направлении был сделан в 2011 году, когда международная группа во главе с учеными из России предложила новую модель образования Сибирских траппов (см. новость Связь массовых вымираний с вулканизмом получила новое подтверждение, «Элементы», 19.09.2011). Изучая химический состав сибирских базальтов, авторы пришли к выводу о том, что в составе материнской магмы присутствовала значительная примесь переработанных пород океанической коры, погрузившейся в мантию в процессе субдукции. Океаническая кора, содержащая значительно больше летучих компонентов, чем породы мантии, а также затянутая в зону субдукции морская вода и могли стать источниками летучих компонентов в мантийном магматическом очаге. Однако рассчитывать их объемы через составы базальтов было бы некорректно, так как большая их часть в процессе вулканической активности выделялась в атмосферу, а не накапливалась в застывающей лаве. Нужен был другой подход.

Геологи под руководством Майкла Бродли (Michael W. Broadley) из Центра петрографических и геохимических исследований в Вандёвр-ле-Нанси (Франция), будучи сторонниками так называемой гипотезы мантийных плюмов — наиболее распространенного среди ученых взгляда на источник базальтовых магм трапповых провинций — в качестве объекта своего изучения выбрали мантийные ксенолиты — обломки мантийных пород, захваченные магмой и вынесенные на поверхность (рис. 4). Изучив ксенолиты перидотитов из кимберлитовых трубок Удачная (возраст 360 млн лет) и Обнаженная (250 млн лет), ученые смогли составить представление о составе глубинных слоев литосферы под территорией современной Сибири до и после извержения сибирских траппов.

Галогены и благородные газы в мантийных ксенолитах анализировались с помощью нейтронной масс-спектрометрии. Оказалось, что образцы пород верхней мантии, относящиеся к периоду до начала массового излияния сибирских траппов, насыщены элементами из группы галогенов — хлором, бромом и йодом, а более поздние, «послетрапповые» образцы уже не содержат галогенов. Отсюда авторы делают вывод о том, что в период массового излияния сибирских траппов вместе с лавой на поверхность выбрасывалось огромное количество газообразных галогенов, что могло привести к климатическим изменениям и существенной деградации окружающей среды, в том числе — к образованию кислотных дождей, закислению океана, истощению озонового слоя, и, как следствие, к коллапсу биосферы (см. Доказана роль резкого закисления океана в массовом вымирании на рубеже пермского и триасового периодов, «Элементы», 14.04.2015). Сами по себе летучие соединения хлора, брома, йода и астата являются токсичными, а вызванное ими разрушение озонового слоя привело к тому, что поверхность планеты подверглась воздействию смертоносной космической радиации.

Первичный объем мантийного резервуара галогенов авторы рассчитывают исходя из состава ксенолитов трубки Удачная и объемов излившейся магмы. Учитывая, что на территорию современной Сибири в поздней перми менее чем за 1 млн лет излилось около 4×10 6 км 3 базальтовой лавы, а содержание хлора, брома и йода в перидотитовых ксенолитах из трубки Удачная превышает средние содержания этих элементов в современных базальтах срединно-океанических хребтов (MORB — mid-ocean ridge basalt), образовавшихся из уже деплетированной (истощенной) верхней мантии, соответственно в 125, 675 и 100 раз, объем галогенов в позднепермском верхнемантийном резервуаре составлял 0,6–1,5×10 19 кг хлора, 1,6–2,7×10 17 кг брома и 0,5–1,1×10 14 кг йода. Это весьма значимые количества, которые при выбросе в атмосферу вполне могли привести к серьезной перестройке глобального цикла летучих элементов.

Отвечая на вопрос о первичном источнике галогенов в магматическом очаге Сибирской трапповой провинции, ученые выдвигают следующую гипотезу. Восходящий мантийный плюм, проходя через нижние слои литосферы, ассимилировал находящиеся в них галогены, изначально имевшие как мантийное происхождение, так и попавшие туда в результате инфильтрации субдуцированной морской воды. В результате метасоматических процессов, вызванных воздействием поступавших с поверхности (в процессе субдукции) флюидов, в верхней мантии произошло ее дополнительное обогащение летучими соединениями. В результате проплавления плюмом литосферы в его состав перешло до 70% «литосферных» галогенов (по расчетам авторов статьи).

Авторы делают вывод о том, что характер взаимодействия между плюмом и литосферой, а также состав литосферы являются ключевыми факторами накопления летучих в магматических очагах крупных магматических провинций, что в свою очередь определяет, насколько критическими с точки зрения экологии будут последствия массовых извержений в их пределах. В случае с Сибирской магматической провинцией позднепермского периода сработали оба фактора: изначально подстилающая литосфера, представленная метасоматически измененной океанической корой, была обогащена летучими компонентами, которые затем были ассимилированы и выведены на поверхность восходящим мантийным плюмом.

ЖИЗНЬ ПОСЛЕ СМЕРТИ

Люди, пережившие клиническую смерть, нередко сообщают об одном и том же видении: будто они находятся в темном тоннеле и видят свет в его конце. Многие верующие воспринимают эти свидетельства как прямое доказательство существования загробной жизни. Недавно американские медики исследовали феномен «света в конце тоннеля»: с помощью энцефалограммы они обнаружили у умирающих пациентов повышение электрической активности в одной из областей мозга. Заключение от врачей из США выглядит очень рационально: когда кровоснабжение в мозге замедляется и падает уровень кислорода, клетки мозга производят последний электрический импульс. Возникнув в одной части мозга, он лавинообразно распространяется по всей его области — именно это может вызывать необычные видения. Открытие, впрочем, никак не опровергает вероятности существования жизни по ту сторону смерти.

МУРМУРАЦИЯ ПТИЦ

Невероятно эффектный полет стай скворцов по-научному называется мурмурацией. Это явление, больше похожее на танец или авиашоу из-за удивительных небесных фигур, возникающих в небе, было одной из главных загадок для орнитологов. У ученых имелось несколько гипотез о том, как и для чего тысячи птиц сбиваются в громадные стаи и устраивают шоу в небе. Одни специалисты полагали, что подобные полеты нужны пернатым для обмена информацией о том, куда следует лететь и где находятся места с кормом. Другие считали, что танцы помогают скворцам защищаться от врагов, вводя их в заблуждение и запугивая. Объяснить это природное явление не помогали даже сложные алгоритмические модели. Однако в прошлом году ученые из Уорикского университета в Великобритании сделали важное открытие: они объяснили феномен мурмурации скворцов с помощью динамики темных и светлых пятен в летящей стае. Было замечено, что каждый скворец в гигантской стае принимает такое положение, чтобы на него падал свет со всех сторон — это дает возможность почерпнуть максимум информации при полете. Все фигуры и изменения в массовом «танце» происходят из-за того, что скворцы поддерживают это состояние — предельной прозрачности, меняя положение в зависимости от солнечного света.

Ученые построили компьютерную модель мурмурации и убедились, что движения и фигуры стаи напоминают естественные перемещения скворцов в природе, что подтверждает правильность нового алгоритма.

Читайте также: