ПРИШЕЛЬЦЫ ИЗ КОСМОСА: 5 УДИВИТЕЛЬНЫХ МЕТЕОРИТНЫХ КРАТЕРОВ НА НАШЕЙ ПЛАНЕТЕ

Как ищут метеоритные кратеры и зачем

Самый простой способ найти кратер — визуальный: у природы относительно немного способов создать круглые или кольцевые структуры большого размера (диаметром от десятков метров до сотен километров) с углублением в центре и валом вокруг. И если вы видите что-то такое, лично или изучая спутниковые снимки, то у вас есть повод пометить обнаруженную структуру как вероятный ударный, или импактный, кратер.

Как же проверить ваше предположение? Проведя геологический анализ объекта. Встреча космического гостя с поверхностью Земли (объекты тяжелее 1000 тонн атмосферой практически не задерживаются) обычно оказывается весьма теплой: температура в месте удара достигает 15 000 °С, давление — миллионов атмосфер. Распространение энергии удара создает в породах в районе контакта весьма специфические геологические структуры, расплавляет и испаряет минералы, а сами метеориты (или астероиды, если речь идет об очень крупных пришельцах), которые часто не переживают теплого приема и уничтожаются, оставляют на месте встречи нехарактерные для этой местности и вообще земной коры химические элементы. Следовательно, отличить метеоритный кратер от, например, кальдеры вулкана в таком случае поможет поиск характерных геологических структур, пород и прочих специфических объектов, например тектитов — кусочков природного стекла метеоритного, астероидного или кометного происхождения.

Тектиты не следует путать с обсидианом, или вулканическим стеклом, образующимся при остывании лавы, — у них другой состав, хотя внешне они могут быть похожи. Тектиты принято называть по месту, где они были обнаружены. К примеру, этот образец диаметром 20 мм и массой 3,5 г, — австралит, потому что был найден в Австралии

Дополнительным признаком именно метеоритного происхождения кратера будет наличие геомагнитной и/или гравитационной аномалии. Именно они помогли, к примеру, найти и идентифицировать 180-километровый кратер Чиксулуб на полуострове Юкатан, полностью скрытый от человеческих глаз эрозией, почвой и частично водами Атлантики и илом. Аномалии обнаружили случайно в ходе геофизических исследований и уже потом обнаружили дополнительные геологические подтверждения падения астероида.

Наконец, еще одним свидетельством того, что вы обнаружили именно метеоритный кратер, будут эффекты, сопровождающие катастрофический удар чего-нибудь тяжелого о Землю: остатки поваленного леса, следы цунами, выброса в атмосферу пепла и пыли, массовое вымирание живых существ (если метеорит очень большой), а также свидетельства очевидцев — хотя бы и записанные в виде эпосов, мифов, сказаний.

Зачем это знать

Затем, что все тела в Солнечной системе, и Земля не исключение, регулярно бомбардируются метеоритами. По данным Корнеллского университета (США), ежегодно в атмосферу попадает 37–78 тыс. тонн метеоритов, большая часть этой массы — космические пыль и песок. Многие гости из космоса, как замеченный над Якутией 5 марта 2019 года метеорит, не долетают до Земли. Иные же, более крупные его собратья, неоднократно вызывали явления планетарного масштаба, по-видимому, приводили к массовому вымиранию живых существ, изменению климата и проч. (об этом ниже). При этом международный научный фонд B612, занимающийся изучением небесных тел, способных столкнуться с Землей, и способов минимизировать катастрофические последствия такого столкновения, год назад прямо заявил: «Мы на сто процентов уверены, что Землю ждет катастрофическое столкновение с астероидом. Мы только не уверены, когда именно это произойдет».

С выводами фонда соглашался в своей последней книге скончавшийся в прошлом году астрофизик Стивен Хокинг, считавший столкновение крупного небесного тела с Землей одной из главных угроз человечеству. Челябинский метеорит в 2013-м году только подтвердил, что все такие опасения небезосновательны. С учетом этого было бы неплохо знать, чем подобные события заканчивались в прошлом, не так ли?

Другая причина искать метеоритные кратеры — экономическая. Как уже было отмечено выше, места падения крупных метеоритов нередко оказываются маркированы геологически: там обнаруживаются залежи урановой, железной руды, меди, никеля, олова, редкоземельных металлов. Так, в месте падения астероида или кометы диаметром около 10 км 1,85 млрд лет назад (теперь это канадская провинция Онатрио) образовался не только кратер, названный Садбери, диаметром около 250 км (второй по размеру на Земле из достоверно идентифицированных), но и залежи никелевой и медной руды, которые эксплуатируются с 1889 года к радости местных жителей.

Много ли на Земле ударных кратеров

Точно неизвестно, так как большое их число скрыто от наших глаз под землей и растительностью или их черты стерты с поверхности эрозией. Тем не менее существует признанная научным сообществом база данных Earth Impact Database, в которой на сегодняшний день собрано 190 наименований объектов — от образовавшегося в 2007 году 13,5-метрового кратера в деревне Каранкас на юге Перу до гигантского кратера Вредефорт в ЮАР, о котором мы подробнее расскажем ниже. Еще 130 объектов являются претендентами на получение статуса ударного кратера, но на их счет у ученых пока нет убедительных доказательств ударного происхождения. Бывает и в некотором смысле обратная ситуация, когда обнаруживаются те или иные признаки ударного события — например, специфические горные породы, — но нет признаков геологических структур. В любом случае статистически кратеров должно быть гораздо больше, и ученые постоянно находят новых претендентов на это звание.

Кратер Итуральде обнаружили в ходе программы Landsat по фотографированию поверхности Земли со спутника в 1985 году в тропических лесах на севере Боливии. Его диаметр — 8 км, возраст — от 11 до 30 тыс. лет, а образовался он, как предполагают, в результате взрыва в воздухе вблизи поверхности Земли крупного метеорита (как это, по-видимому, было с Тунгусским метеоритом). В пользу этой версии говорит правильная форма объекта и обнаруженные исследовательскими группами в почве вокруг кусочки оплавленного стекла, причем в большом количестве. Однако к окончательному выводу ученым прийти не удалось, так что в Earth Impact Database Итуральде не внесен, пока

Кратер Вредефорт — самый большой

Гигантский кратер (вернее, строго говоря, его остатки), или астроблема — так называют ударные кратеры диаметром более 2 км на поверхности Земли, — расположен на юге Африки, в нынешней провинции ЮАР Фри-Стейт, и назван по находящемуся внутри населенному пункту.

Бóльшая часть этого кратера за последние 2 млрд лет была стерта с лица Земли эрозией, но те следы, что остались, весьма заметны. Правда, до середины 1990-х считалось, что кратер имеет вулканическое происхождение, пока не были обнаружены геологические признаки метеоритного удара

Кратер имеет в диаметре 250–300 км, и это самый большой из достоверно установленных метеоритных кратеров на планете. Образовался он при встрече Земли с крупнейшим в ее истории астероидом диаметром более 10 км (при таком размере метеорит уже принято называть астероидом). Случилось это более 2 млрд лет назад, когда на Земле царил палеопротерозой, активно формировались горы, фотосинтезирующие цианобактерии обогащали атмосферу кислородом и кое-где даже начинали появляться макроскопические подвижные организмы. Интересно, что кратер еще и один из старейших в истории — старше него только кратер Сувъярви в российской Карелии, насчет которого, впрочем, у ученых нет полной уверенности: может, это и не метеоритный кратер вовсе.

Нердлинген — самый обжитый

Что такое ударный кратер, с точки зрения простого, но предприимчивого человека? Это углубление в земле, вокруг которой имеется вал. То есть налицо готовое фортификационное сооружение и административная граница. Неизвестно, руководствовались ли именно этой логикой основатели немецкого городка Нердлинген, что в нынешней Баварии, впервые упомянутого в летописях в 898 году, но факт остается фактом: город стоит в 6-километровой впадине, образованной около 15 млн лет назад столкновением с Землей на скорости 20 км/с огромного (диаметров в километр) астероида.

Так выглядят остатки вала, образованного падением метеорита. В сравнении с получившимся углублением, где теперь стоит город, его высота достигала 100–150 м, а диаметр оценивается в 24 км. Кстати, люди селились здесь задолго до того, как научились строить города (и вообще строить). Так, в карстовых пещерах, возникших в массиве вала спустя миллионы лет после импактного события и названных уже в наше время Офнет, в прошлом веке были обнаружены останки трех десятков человек, датированные 7-м тысячелетием до нашей эры

Энергия, высвободившая при ударе, согласно компьютерным моделям, была эквивалента энергии взрыва 1,8 млн хиросимских атомных бомб, тектиты выпали дождем в 450 километрах от места катастрофы в нынешней Чехии, а находившийся под землей графит превратился в алмазы и вплавился в камни. Спустя миллионы лет из этих камней горожане построили свои здания, правда, алмазы совсем небольшие — диаметром не более 0,2 мм. Будь они крупнее, город, очевидно, не простоял бы больше тысячи лет.

Кара-Куль — самый высокогорный

Космические булыжники и железяки имеют свойство попадать не только в равнинные районы, но и в горы. Именно так образовалась депрессия радиусом около 50 км в Памирских горах, в которой со временем появилось озеро, названное Кара-Куль. Находится оно в современном Таджикистане на высоте около 3900 метров и окружено пиками-семитысячниками.

Добраться до озера Кара-Куль нелегко, но путь того стоит, — так полагают не только редкие туристы, но и участники международной кайт-регаты «Крыша мира» (Roof of the World Regatta), которая проходила здесь дважды за последние десять лет

Озеро наполняют горные реки и ручьи, вода в нем холодная (не прогревается выше +12 °С), горько-соленая и имеет удивительный ярко-синий цвет. Кара-Куль имеет неправильную форму, максимальное расстояние между берегами — около 30 км, а максимальная глубина превышает 230 м.

О метеорите, который поспособствовал появлению всей этой красоты, известно куда меньше, практически ничего. Даже насчет времени его падения у ученых нет однозначного мнения: одни говорят, что кратер образовался 25 млн лет назад, другие — что 5 млн, и именно с таким возрастом он внесен в Earth Impact Database, а его метеоритное происхождение подтверждают ярко выраженные эффекты ударного метаморфизма в окружающих горных породах. Кстати, как астроблему Кара-Куль идентифицировали только в конце 1980-х годов, в чем снова помогли снимки со спутников.

Попигай — крупнейший российский, к тому же полный алмазов

Примерно 35,7 млн лет назад на Земле заканчивался эоцен. В теплых и влажных тропических лесах, покрывавших целые континенты, обитали ранние представители современных отрядов млекопитающих — парнокопытные, приматы, летучие мыши, грызуны и многочисленные сумчатые, в морях появились киты. Даже на арктическом теперь острове Элсмер царила жизнь и цвели субтропические растения, а средняя температура на планете была на 12 °С выше, чем сейчас. Но этому курорту оставалось недолго: где-то во мраке и холоде космоса по направлению к планете неслись — не иначе как привлеченные мягким климатом и ласковым прибоем — даже не один, а сразу несколько огромных астероидов. Один из них врезался в Землю на севере Сибири и образовал кратер Попигай, крупнейший на территории России. Другие удары последовали примерно тогда же (в геологическом смысле) и частично сформировали Чесапикский залив и импактные структуры в Тихом и Атлантическом океанах вблизи побережий нынешних США и Канады.

Пестрые скалы (это топоним, отражающий, впрочем, их внешний вид) образовались как раз в результате падения астероида, который вывернул, перемешал и сплавил горные породы. Они и есть одно из геологических доказательств ударного происхождения структур кратера Попигай

Некоторые ученые полагают, что такая бомбардировка планеты запустила похолодание, обернувшееся формированием полярных ледяных шапок и эоцен-олигоценовым вымиранием (но может, дело и не в астероидах — тут специалисты не сходятся во мнении). Огромным попигайский астероид можно назвать уверенно: его диаметр оценивают в 5–8 км. Он образовал 100-километровый кратер глубиной 200 метров, а имевшийся в точке удара графит за счет температуры и давления превратился в импактные алмазы, причем не микроскопические и вплавленные в камень, как в Нердлингене, а вполне видные невооруженным глазом — диаметром от 0,5 до 10 мм. Обнаруженные в кратере два месторождения оценили в сумме в 147 млрд карат, то есть в 29,4 тыс. тонн. Правда, на украшения такие алмазы не годятся из-за их специфических характеристик, а в промышленности выгоднее использовать синтетические алмазы, так что все эти россыпи так и лежат в кратере нетронутыми.

Аризонский кратер, с которого все началось

Хотя 50-метровый железоникелевый метеорит весом 300 тыс. тонн упал в пустыне посреди штата Аризона около 50 тыс. лет назад, ученым созданный им кратер стал известен только в конце XIX века. И дело не в том, что его трудно было обнаружить, — довольно трудно проглядеть 230-метровой глубины яму круглой формы диаметром 1,2 км и окруженную валом высотой в 46 метров на гладкой как стол равнине, чуть ли не самый сохранный метеоритный кратер на планете. Индейцы и первые белые поселенцы заприметили его давно, причем последние даже успели обозвать его Каньоном Дьявола. Только вот ученых среди них не было. А когда и те наконец нашли и исследовали этот объект, то решили, что кратер вулканического происхождения. И только горный инженер и бизнесмен Дэниел Бэрринджер предположил, что кратер получился в результате падения метеорита. Барринджер купил участок земли с кратером и много лет вел поиски метеорита, не подозревая, что тот, как и положено, испарился от удара, оставив после себя лишь отдельные куски, а также многочисленные импактные деформации в горных породах. Притом гипотезу инженера о происхождении кратера никто в мировом научном сообществе всерьез не воспринимал.

Потомки Дэниела Бэрринджера, впервые назвавшего этот кратер метеоритным, до сих пор владеют кратером и землей вокруг него. Они организовали на его краю небольшой музей, информационный центр и смотровую площадку. А посмотреть в музее есть на что: например, на куски метеорита весом до 680 кг, которые можно потрогать, и макет командного модуля корабля «Аполлон», на котором отрабатывались элементы полета к Луне. Почему он тут? Очевидно, потому, что в 1960–1970-е гг. в кратере проходили подготовку перед полетом на Луну американские астронавты: ученые и администраторы программы «Аполлон» пришли к выводу, что Аризонский кратер — больше, чем любое другое место на Земле, напоминает поверхность нашего спутника

Лишь в 1960-м году, вооруженный уже куда более совершенными методами исследований и гораздо более полными знаниями о процессах и явлениях, возникающих во время импактного события, геолог и планетолог Юджин Шумейкер подтвердил гипотезу Бэрринджера и доказал, проведя анализ геологии окрестностей кратера, что он порожден не чем иным, как падением метеорита. Больше того, на основе изучения этого кратера, названного по-английски просто Meteor Crater, и работ Шумейкера ученые выработали набор признаков метеоритного происхождения кратеров, и с его помощью только за первые десять лет, с 1960 по 1970 год, выяснили историю более полусотни таких объектов на Земле. В этом смысле поиск и изучение следов падения космических гостей начался как раз с этого кратера.