Не виноватая я! Астрономы доказали непричастность Баптистины к гибели динозавров

В 2007 году в журнале Nature появилась работа, привлекшая внимание не только ученых, но и прессы. Ее авторы заявляли, что им удалось выяснить происхождение уничтожившего 65 миллионов лет назад динозавров астероида. Он оказался родом из семейства Баптистины - семейства, состоящего из небесных тел, орбитальные параметры которых сходны с параметрами открытого еще в 1890 году астероида 298 Баптистина. Почти сразу у работы появились критики, и вот спустя почти четыре года после выхода оригинальной работы, ученые из Лаборатории реактивного движения показали, что Баптистина и ее астероиды невиновны в гибели древних ящеров.

До 80-х годов прошлого века основной причиной мел-палеогенового вымирания видов 65 миллионов лет назад считалась вулканическая активность. Ученые полагали, что катастрофические извержения засорили атмосферу пылью, пеплом и газами, изменив климат Земли. В результате, кто не приспособился, тот вымер. Пристальное внимание именно к этому вымиранию (надо сказать, не самому крупному - 250 миллионов лет назад в результате пермского вымирания исчезло 96 процентов морских и 70 процентов наземных видов) со стороны далеких от науки людей объясняется преимущественно тем, что именно в это время погибли динозавры.

В 1980 году на научную арену вышла астероидная гипотеза, которая до этого времени если и рассматривалась, то только в качестве спекуляции. Дело в том, что именно в этом году на тот момент уже нобелевский лауреат Луис Альварес (физик по образованию) вместе с сыном Уолтером обнаружил, что граница мелового и палеогенового периодов (геологи все периоды определяют по границам в отложениях) обладает неожиданным свойством - в образцах породы содержится огромное (в некоторых случаях 160-кратное превышение нормы) количество иридия - крайне редкого металла, который, однако, распространен в космосе.

Спустя 10 лет, в 1990 году, был обнаружен кратер Чиксулуб, который подходил под описания Альвареса как по возрасту, так и по составу пород. Диаметр обнаруженного кратера, центр которого располагается недалеко от побережья полуострова Юкатан прямо в Атлантическом океане, - примерно 180 километров, что соответствует удару примерно 10-километрового метеорита. За последующие два десятилетия метеоритная гипотеза стала самой распространенной (хотя у нее, как и у любой другой гипотезы, есть слабые стороны и критики) гипотезой мел-палеогенового вымирания, а астрофизики довольно много узнали о небесном теле, которое оставило кратер Чиксулуб.

Астероиды классифицируют по составу. Анализ данных позволил ученым определить, что упавший 65 миллионов лет назад метеорит относится к редкому классу углеродистых хондритов (так называемые C- и X-хондриты) с повышенным содержанием хрома - подходящее количество этого элемента было обнаружено в результате бурения дна Чиксулуба. После определения типа ученые принялись искать, откуда прилетел погубивший ящеров метеорит. Действительно, раз метеорит такой редкий, то может быть удастся заодно определить и его происхождение?

В 2007 году в журнале Nature появилась статья (pdf) Вильяма Боттке, Давида Несворны и Давида Вокроуглицкого из Юго-западного исследовательского института в Болдере, штат Колорадо. В этой статье авторы проводили анализ астероидов из так называемого семейства Баптистины. В 1890 году французский астроном Огюст Шарлуа открыл в поясе астероидов тело, которое получило название 298 Баптистина, а спустя порядка ста лет ученые обнаружили еще множество астероидов с похожими орбитальными периодами. Все эти тела в совокупности получили имя семейство Баптистины (надо сказать, довольно большое семейство - в него входят тысячи астероидов).

Проанализировав движение астероидов этой группы, ученые пришли к выводу, что все эти тела - обломки космического столкновения, произошедшего в далеком прошлом. Чтобы определить, когда конкретно оно случилось, ученые проанализировали распределение астероидов по орбитам в зависимости от размеров. Дело в том, что под воздействием солнечного света (как фотонного давления, так и эффекта Ярковского) астероиды постепенно меняют свою орбиту. При этом тела поменьше делают это быстрее, чем их большие собратья. В результате, зная параметры орбит и размеры астероидов, ученые смогли построить компьютерную модель произошедшего столкновения.

Вывод, сделанный в работе, был однозначен: причиной повышенных метеоритных осадков последние 100 миллионов лет (следы этого увеличения особенно заметны на Луне - к ним, например, относится 86-километровый кратер Тихо) является семейство Баптистины. Примерно 160-165 миллионов лет назад материнский астероид (который иногда для удобства называют просто Баптистиной, без номера) диаметром 170 километров столкнулся с другим небесным телом - кометой или астероидом. В результате образовались тысячи обломков, некоторые из которых покинули орбиту своего прародителя.

В течение десятков миллионов лет (что довольно быстро для небесных тел, основная масса которых осталась от "строительства" Солнечной системы 4,6 миллиарда лет назад) астероиды мигрировали, пока под воздействием гравитации Юпитера не оказались на вытянутых орбитах. Так некоторые из этих тел "повстречались" с Землей и Луной - был среди них и оставивший Чиксулуб астероид.

Все бы хорошо, но у предложенной учеными теории было слабое место - они оценивали размеры астероидов, используя данные, собранные Слоановским цифровым обзором неба (Sloan Digital Sky Survey). Эти данные - суть просто информация о видимой яркости объектов. Чтобы оценить их размеры нужно знать их альбедо (которое характеризует отражающую способность), а этот параметр ученые оценивали исходя из общих представлений.

Критики работы появились достаточно быстро. Уже в 2008 году ученые представили доклад (pdf), в котором утверждали, что семейство Баптистины следует отнести к S-хондритам, а вовсе не С и X, как заявлялось в работе Боттки, Несворны и Вокроуглицкого. Позже в журнале Journal of the Royal Astronomical Society of Canada была опубликована статья, в которой ученые установили, что предложенная в Nature схема накладывает довольно сильные условия на произошедшие события.

Окончательно (правда, по их собственным словам) вопрос о принадлежности астероида-убийцы к семейству Баптистины решили ученые из Лаборатории реактивного движения в рамках программы NEOWISE. С октября 2010 года по февраль 2011 года космический телескоп WISE наблюдал за астероидами в инфракрасном диапазоне (это было уже после того, как у аппарата закончился жидкий водород, которым он пользовался для охлаждения основного зеркала). За это время телескоп уточнил данные о 157 тысячах небесных тел, а также открыл 33 тысячи новых астероидов (pdf).

Среди объектов наблюдения были в том числе и 1056 членов семейства Баптистины. При этом инфракрасное излучение позволило гораздо более точно определить размеры астероидов (в отличие от оптического диапазона, ученым не пришлось полагаться на угадывания альбедо). Как следствие, применив ту же методику, что и в работе 2007 года, ученые пришли к выводу, что разрушение материнского астероида Баптистины произошло 80 миллионов лет назад. Это дает 15 миллионов лет на миграцию на нужную орбиту, что в такой короткий по космическим меркам срок, по мнению ученых, просто невозможно.

По словам самих ученых, Баптистина не была их основной целью (свою работу они опубликовали в чуть менее известном, чем Nature, журнале The Astrophysical Journal). "Мы работаем над созданием своего рода генеалогического древа астероидов, - приводит NASA слова Джозефа Мазьеро, основного автора новой работы. - Это нужно для понимания того, как астероиды в поясе сталкиваются и перемешиваются".

Новые результаты, однако, позволяют не только проследить эволюцию астероидов - они вновь поднимают интереснейший вопрос. Так откуда прилетел тот самый редкий углеродистый хондрит диаметром 10 километров, когда-то истребивший ящеров? Ответа на этот вопрос, вероятно, долго ждать не придется - астрофизики уже вовсю готовят новые объяснения.