Астрономы нашли источник «астероидного ливня» на Земле 800 млн лет назад

Юго-западный исследовательский институт (SwRI, США) опубликовал на сервере препринтов arXiv работу, в которой ученые предполагают связь между катастрофическим разрушением одного тела в главном поясе астероидов и эпохой бомбардировки, обрушившейся на планеты земной группы около 800 миллионов лет назад — и, возможно, повлиявшей на климат и биосферу самой Земли.

Столкновения, которые сложно найти на Земле

«Роль столкновений в формировании происхождения и эволюции жизни в нашей Солнечной системе изучена недостаточно», — говорит доктор Уильям Боттке, исполнительный директор Отдела науки и исследования Солнечной системы SwRI и ведущий автор работы.

По его словам, испещренная кратерами поверхность Луны хорошо напоминает о крупных столкновениях в прошлом Земли, но до сих пор только одно событие — падение астероида в районе Чиксулуба 66 миллионов лет назад — удалось напрямую связать с конкретным последствием для жизни, а именно с массовым вымиранием динозавров.

Проблема в том, что найти на самой Земле геологические следы столкновений старше 650 миллионов лет почти невозможно — поверхность планеты постоянно обновляется. Ландшафт формируют вулканы и движение тектонических плит, а разрушают выветривание и эрозия. Поэтому ученые ищут подсказки не на Земле, а там, где следы сохраняются лучше — например, изучая так называемые астероидные потоки.

«Эти редкие события, вызванные крупными, удачно расположенными столкновениями в главном поясе астероидов, бомбардируют все внутренние миры Солнечной системы, — объясняет Боттке. — Таким образом, свидетельства, сохранившиеся на неподвижной поверхности Луны, можно использовать, чтобы понять, что происходило на Земле и Марсе в древние времена».

Что рассказывает Луна

По возрасту крупных лунных кратеров и по распределению возраста ударного стекла, найденного во время миссий «Аполлон», ученые и раньше предполагали, что примерно 800 миллионов лет назад Луну накрыл заметный всплеск крупных столкновений. Оставалось найти правдоподобный источник этой бомбардировки.

«Наша группа специалистов по космической криминалистике использовала модели столкновений и динамики, чтобы связать эти данные с формированием семейства астероидов Эулалия, когда примитивный углеродистый хондритоподобный объект столкнулся с другим объектом, — рассказывает Боттке. — Ключевым моментом было местоположение родительского астероида — он распался на грани гравитационного резонанса среднего движения 3:1 с Юпитером».

Ворота, через которые астероиды покидают пояс

Эта орбитальная конфигурация, которую называют резонансом J3:1, описывает ситуацию, когда астероид успевает сделать три оборота вокруг Солнца за то время, пока Юпитер делает один оборот вокруг него же. Такой резонанс работает как своего рода гравитационный выход из пояса астероидов — именно через него объекты попадают на орбиты, пересекающие пути настоящих планет. Многие из современных околоземных астероидов родом именно из этой зоны.

Моделирование показало — половина обломков после столкновения почти сразу попала в резонанс J3:1, разбросав осколки по внутренней части Солнечной системы и усилив бомбардировку Луны и планет земной группы. Еще четверть фрагментов добралась туда постепенно, в течение следующих 100–150 миллионов лет — их подталкивал эффект Ярковского, негравитационная тепловая сила, которая медленно меняет орбиту астероида за счет неравномерного нагрева его поверхности солнечным светом.

Шквал ударов с последствиями для целых планет

По расчетам команды, распад Эулалии вполне может объяснить наблюдаемые лунные кратеры возрастом около 800 миллионов лет и, возможно, имел куда более широкие последствия для внутренней части Солнечной системы. Судя по оценкам, на каждое крупное столкновение на Луне приходилось примерно 20 столкновений похожего или большего масштаба на самой Земле.

«Учитывая, что пик этой бомбардировки совпадает с периодом сильного глобального похолодания и крупных изменений в биосфере, возникает соблазн предположить, что первое привело ко второму», — говорит Боттке.

По его словам, на Марсе подобные удары должны были вызвать заметные всплески сейсмической активности и, возможно, совпасть по времени с усилением вулканизма. В совокупности эти данные показывают, как одно катастрофическое столкновение в главном поясе астероидов способно отозваться далеко идущими последствиями для истории сразу нескольких планет земной группы.