Экология

Но геофизики (палеомагнитологи) установили, что  на протяжении геологической истории нашей планеты магнитное поле неоднократно снижало свою напряженность и даже изменяло знак (то есть северный и южный магнитные полюса менялись местами). Таких эпох изменения знака магнитного поля, или инверсий, ныне установлено несколько десятков, они отразились в магнитных свойствах горных пород. У эпохи непосредственного изменения знака магнитного поля, это поле ищезало, чтобы потом снова появиться, нарастая к норме, но уже с противоположным знаком. Сколько времени продолжительная эпоха без магнитного поля, палеонтологи сказать сегодня не могут, но думают, что несколько тысяч лет. Например, нынешняя магнитная эпоха условно названа эпохой прямой полярности. Она длится уже близко 700 тыс. лет. Тем не менее напряженность поля медленно, но неуклонно снижается. Если этот процесс будет развиваться и в дальнейшем, то приблизительно через 2 тыс. лет напряженность магнитного поля Земли упадет к нулю, а потом, через определенное время «безмагнитной эпохи», начнет нарастать, но будет иметь противоположный знак.

Если  опыты Крейна считать адекватными, то «безмагнитная эпоха» может восприниматься живыми организмами как катастрофа. Многие из них вымрут или изменят  свои свойства. Тем не менее существует еще и другая опасность. Дело в  том, что магнитное поле Земли есть щитом, защищает жизнь на Земле от потока солнечных и космических частиц (электронов, протонов, ядер некоторых элементов). Двигаясь с огромными скоростями, такие частицы являются сильным ионизирующим фактором, который, как известно, влияет на живую ткань, и, в частности, на генетический аппарат организмов.

С помощью  первых спутников, запущенных на космические  орбиты, были выявленные радиационные пояса вокруг нашей планеты. Установлено, что земное магнитное поле отклоняет  траектории космических ионизирующих частиц и «закручивает» их вокруг планеты.

Итак, в  эпохи, когда Земля не имеет магнитного поля, у нее ищезает защитный антирадиационный щит. Значительное (в несколько раз) увеличение радиационного фона может  значительно влиять на биосферу: одни группы организмов должны вымирать, среди других может резко возрастать количество мутаций и т.п. А если принять во внимание солнечные вспышки, то есть колоссальные за мощностью взрывы на Солнце, которые извергают чрезвычайно, сильные потоки космических лучей, то следует сделать вывод, что эпохи ищезания магнитного поля Земли, есть эпохами катастрофического влияния на биосферу со стороны Космоса.

Вспышки сверхновых звёзд

В 1957 г. русские ученые В. Красовский и Й. Шкловский рассмотрели еще одну возможную космическую причину земных катастроф. В нашей и других галактиках астрономы время от времени наблюдают грандиозные космические явления — вспышки сверхновых звезд. Некоторые звезды, которые существенным образом не отличаются от других, вдруг вспыхивают и начинают излучать света в миллионы раз больше, чем к вспышке. В нашей Галактике последнее такое событие было зафиксировано старинными китайскими астрономами, которые описали появление «звезды-гостьи». Эта звезда была настолько яркой, что ее наблюдали даже днем, она была ярче Венеры и уступала светимостью лишь Луне. Через несколько месяцев звезда постепенно угасла. Современные астрономы на месте «звезды-гостьи» наблюдают Крабовидную туманность — светящуюся газовую оболочку сверхновой звезды, которая продолжает расширяться после вспышки.

Установлено, что взрыв сверхновой звезды сопровождается очень большими дозами ультрафиолетового  и рентгеновского излучения и  потоками космических лучей высокой  энергии. К счастью, вспышка сверхновой звезды в Крабовидной туманности состоялся очень далеко от Земли — на расстоянии свыше 1 тыс. парсеков, так что эта космическая катастрофа на земную жизнь никак не повлияла. И возможны ли, такие грозные явления близ Земли?

В. Красовский и Й. Шкловский подсчитали, что  вспышки сверхновых звезд в нашей Галактике происходят в среднем раз на 100 лет, в частности в окраинах Солнечной системы, (на расстоянии до 10 парсеков) раз на 750 млн лет, а возможно, даже раз на 200 млн лет. То есть за время существования на Земле биосферы такие явления имели место несколько раз. Какие это могло иметь следствия?

В результате близкой вспышки сверхновой звезды Земля на протяжении нескольких тысячелетий  облучалась потоком жестких рентгеновских, ультрафиолетовых и космических  лучей. На Земле резко повышался  радиационный фон. Все это могло иметь серьезные биологические, прежде всего генетические следствия. Увеличивалась частота мутаций, которые в особенности сильно влияли на долгоживущие организмы. По мнению В. Красовского и Й. Шкловского, с такой космической катастрофой может быть связана, в частности, и гибель динозавров в конце мелового периода.

Метеоритные взрывы

Возможно, более всего понятию «катастрофа», которое ввел Ж. Кювье, отвечали грандиозные  явления, которые сопровождали в  далеком прошлом падения на поверхность Земли больших космических тел (метеоритов, астероидов, комет). В последнее время ученые обнаружили на Земле много следов таких катастроф в виде метеоритных кратеров. Это воронкообразные углубления в земле диаметром десятки, а то и сотни километров. Например, в Украине в Днепропетровской области вблизи с. Болтишка найден заполненный осадочными породами кратер диаметром 25 км. Он образовался в результате падения большого метеорита 100 млн лет тому. Еще больший кратер диаметром близко 100 км выявлен в Сибири, в бассейне р. Хатанги.

Катастрофа  произошла 30 млн. лет тому, когда  космическое тело с большой скоростью  пробило осадочные породы Сибирской  платформы толщиной 1,2 км и столкнулось  с кристаллическими породами фундамента, мгновенно превратившись на высокотемпературный газ, то есть взорвавшись. О силе этого взрыва свидетельствуют обломки скал диаметром в 20 т, разбросанные на расстоянии до 40 км от кратера. Энергия этого колоссального взрыва оценивается в 1023 Дж, то есть она в тысячи раз превышала энергию мощнейших вулканических взрывов и в сотни тысяч раз — сильнейших землетрясений. Эта колоссальная энергия равняется энергии взрыва 120 млн. атомных бомб такой мощности, которую было сброшено на Хиросиму.

Большая мощность взрывов во время столкновенья Земли с космическими телами (метеоритами, астероидами, кометами) предопределяется их высокими скоростями и большими массами. В результате столкновенья колоссальная кинетическая энергия космического тела мгновенно превращается на тепло, которое вызывает испарение большей массы горных пород. В воздух поднимается много пыли, которая в случае мощных взрывов может вызвать значительные климатические изменения (уменьшение солнечной инсоляции, похолодание и т.п.).

Поскольку большая часть (71 %) поверхности Земли  покрытая океанами, можно предположить, что большинство космических тел падало именно в океан. Расчеты ученых свидетельствуют, что в случае падения крупного метеорита или астероида в океан он пробивает всю толщу воды и взрывается, столкнувшись с породами дна. У воздуха поднимается очень много пыли, а еще больше — паров воды. Это вызовет катастрофические ливни на большей части поверхности Земли.

Польский  исследователь Л. Крживский смоделировал подобное катастрофическое явление  на ЭВМ. Были приняты такие параметры: диаметр метеорита (астероида) — 10 км, скорость его столкновенья с Землей — 20 км/с, глубина океана в месте падения—5 км, кинетическая энергия—1030—1031 эрг. В результате его взрыва на дне океана образуется большой кратер, возникнут высокотемпературные ударные волны, которые нарушат озоновый слой атмосферы. На 30 °С повысится глобальная температура верхних слоев атмосферы, испарится огромное количество воды (в 100 раз большее за массу астероида), в воздух будет поднято 106 т пыли, которая сократит фотосинтез и охладит тропосферу. На Землю прольются опасные за продолжительностью и массой осадков ливни. В океане вследствие взрыва возникнет колоссальная за масштабами волна цунами высотой 3 км (наибольшие с известных нам сейсмогенных цунами имели высоту 30 - 50 м). Эта волна многократно обогнет земной шар, затапливая и смывая все на своем пути на огромных площадях материков. 
Не такое ли явление, как всемирный потоп, описан в Библии и других старинных текстах? Конечно, ливни, какими бы колоссальными они не были, и даже трехкилометровая волна цунами не могут затопить водой всю Землю вместе с высочайшими горами, как утверждают эти тексты, тем не менее в низменной библейской Месопотамии действительно могло быть затоплено все. Кстати, следы такого наводнения в Месопотамии геологи нашли.

В последнее  время появились весомые свидетельства  в пользу того, что катастрофа в  конце мелового периода, что привела  к гибели динозавров, могла быть обусловленна именно падением на Землю  одного или нескольких больших космических  тел. Доказательством этого есть иридиевая аномалия на границе мелового и палеогенового периодов. В тех местах земного шара, где наблюдается непосредственный переход (без перерыва) меловых пород, в палеогеновые, геологи обнаружили тонкую прослойку глины, обогащенную иридием, кобальтом, никелем и другими элементами, которые характерные для метеоритов. Здесь же найдены частицы сажи и мелкие зерна минералов, которые свидетельствуют о влиянии сверхвысоких давлений и температур, — высокобарических минералов (коэсит, высокотемпературная шпинель и т.п.). Ученые считают их появление следствием колоссальных взрывов и вызванных ними больших пожаров, которые охватили большую часть материков. Климатическая катастрофа, которая была следствием падения астероида (загрязнение атмосферы пылью и сажей пожаров, вызванное этим похолодание и т.п.), привела к быстрой гибели динозавров. Млекопитающие, которые были в те времена небольшими животными размером с крысу, жили в норах и питались насекомыми, пережили вселенскую катастрофу. Исчезновение со сцены динозавров, которые продолжительное время «не давали жизни» млекопитающим, разрешило последним быстро освоить жизненное пространство.

Найдены несколько ископаемых (перекрытых осадочными породами) кратеров, которые могут  быть связаны с катастрофой конца мелового периода. А именно, в конце мела — начала палеогена, образовались Карский (диаметр 65 км) и Усть-Карский (25) кратеры на Пай-Хое (полярное Приуралье), Каменский (22) и Гусевский (4 км) кратеры на Донбассе. Возможно, будут найденные и другие кратеры, связанные с катастрофой, в частности и такие, что находятся на дне океана. Кстати, расчеты астрономов свидетельствуют, что если более или менее большой астероид входит в поле тяготения Земли, он обязательно может разорваться за счет приливных сил, и на Землю выпадет не одно крупное тело, а много более мелких.

Возможное ли столкновенье Земли с крупным  метеоритом или астероидом в наше время? Последнее такое событие  произошло близко 50 тыс. лет тому, когда образовался Аризонский кратер в США диаметром 1,2 км и глубиной 180 м. Метеорит упал в пустынном районе, и никаких важных следствий для окружающей жизни не имел.

Кое-кто  из астрономов предполагает, что знаменитый Тунгуский феномен в 1908 г. был  вызван взрывом в атмосфере небольшой  кометы. Энергия этого взрыва составляла 1016 Дж, и он вызвал большой пожар и вывал леса на площадях в сотни квадратных километров. Если бы это событие случилось не над безлюдной сибирской тайгой, а над густонаселенной частью Земли, следствия были бы трагические, хотя, конечно, вселенской катастрофой этот взрыв назвать никак нельзя.

Большое беспокойство вызвало сообщение  астрономов о близком прохождении  близ Земли астероида Икар в 1868 г. Пророчили даже близкий конец  мира вследствие падения на Землю  этой космической глыбы массой сотни миллионов тон. Действительно, если бы произошло такое столкновенье, то сила взрыва была бы эквивалентной силе тысячи водородных бомб. К счастью, астероид прошел на расстоянии около 6 млн. км от Земли.

Таких астероидов размером 1 км и больше, орбиты которых пересекают орбиту нашей планеты и которые в принципе могут столкнуться с Землей, астрономы насчитали около 1300. Вероятность такого катастрофического события оценивается как один случай на 100 тыс лет. Будем надеяться, что человечество найдет методы борьбы с этой потенциальной угрозой. Уже во время прохождения Икара близ Земли обсуждалось предложение выслать навстречу астероиду ракету с ядерной боеголовкой, чтобы взрывом раздробить его на мелкие фрагменты. Во всяком случае ныне существуют специальные астрономические программы слежения за движением астероидов, которые подходят близко к Земле.

Другие  катастрофические события, что время  от времени случаются на Земле  — извержение вулканов, землетрясения, тайфуны и т.п., имеют локальный  характер и повлиять на эволюцию биосферы в целом не могут. Как свидетельствуют гляциологические исследование, обледенение, которые неоднократно происходило в истории нашей планеты, тоже не имели глобального характера. В частности, никогда, какое бы сильным и продолжительным обледенение не было, ледники не достигали тропических широт, то есть северная и южная ледниковые шапки не смыкались. Итак, у органического мира Земли всегда оставалась резервная территория, не занятая льдом, и большинство видов животных и растений могли мигрировать в экваториальную зону и пережить там похолодание. Однако, конечно, в тех широтах, которые переживало похолодание, органический мир изменялся кардинально, смещались границы климатических и биогеографических зон и т.п..

Следует отметить, что потенциально опасные для человечества естественные явления — землетрясения, извержение вулканов, ураганы — имеют место в определенных зонах Земли. Они часто наносят значительный материальный вред и приводят к человеческим жертвам. По оценкам К. Ситника, О. Брайона и А. Гордецкого, убытки вследствие разных стихийных бедствий во всем мире составляют ежегодно близко 30 млрд долларов, а количество человеческих жертв оценивается в 250 тыс. человек (больше половины этого количества есть следствием больших стихийных бедствий). Более всего человеческих жертв вызывают ураганы, а наибольших убытков — наводнения.