Представьте себе такую картину: массивный астероид, примерно такого же размера как Род-Айленд (самый маленький штат США), то есть где-то в 3-5 раз больше горной породы, которая, как полагают учёные, 65 млн лет тому назад уничтожила динозавров, врезается в Землю.
В результате такого столкновения в коре нашей планеты образовался бы кратер — воронка, диаметром порядка 500 км: больше, чем расстояние от Вашингтона (округ Колумбия) до Нью-Йорка. Такой кратер был бы примерно в 2,5 раза больше углубления, образовавшегося в результате падения гигантского астероида, истребившего динозавров. Сейсмические волны, которые образовались бы в результате падения астероида, по силе превысили волны любого зарегистрированного на нашей планете землетрясения. Учёные полагают, что Земля «содрогалась» бы на протяжении порядка получаса — то есть в 6 раз дольше, чем во время мощного землетрясения, обрушившегося на Японию три года назад.
Следует отметить, что учёные и ранее предполагали о том, что наша планета в далёком прошлом пережила не одно столкновение с астрономическими объектами, которые намного больше астроида, уничтожившего динозавров 65 млн лет назад. Новое исследование показывает силу и масштабы катастрофы, в результате которой примерно 3,26 млрд лет тому назад, возможно, образовались геологические особенности, найденные в южноафриканском районе, известном как Зеленокаменный пояс Барбертон. Находится он на территории Трансваальского щита (Южная Африка). Статья, описывающая результаты проведенного исследования, будет опубликована в ближайшем выпуске журнала Американского геофизического союза «Geochemistry, Geophysics, Geosystems».
Огромный астрономический объект — диаметром порядка 37-58 километров — столкнулся с планетой со скоростью в 20 км/с. Удар, силой более чем землетрясение магнитудой 10,8 баллов, привел в движение сейсмические волны, распространяющиеся на сотни километров, которые, разрушая горные породы, становились очагами новых землетрясений. Цунами, до тысячи метров в высоту — намного больше чем недавние цунами, произведённые землетрясениями — прокатились через океаны, которые в то время покрывали большую часть планеты.
По словам Donald Lowe, геолога из Стэнфордского университета, который является соавтором исследований, он и его коллеги полагали, что астероид был весьма большим, тем не менее не знали насколько именно.
Lowe, который обнаружил специфические горные породы в зеленокаменном поясе Барбертон десять лет тому назад, думал, что их структура каким-то образом связана с падением астероида. Новые экспериментальные модели впервые создавались для моделирования эффекта столкновения Земли со столь большим астрономическим объектом. Учёные попытались воссоздать эффект, который оказал бы астероид на планету, учитывая при этом современную тектоническую структуру, замеченную в южноафриканском регионе.
В рамках исследования учёные впервые закартографировали, как столкновение, произошедшее более 3 млрд лет тому назад, отразилось на планете, отмечает Lowe.
Столкновение привело бы к катастрофическим последствиям. В результате менее масштабной катастрофы, уничтожившей динозавров, высвободилась энергия, эквивалентная миллиарду взрывов бомбы, разрушившей Хиросиму и Нагасаки. По мнению экспертов, во ходе более древнего столкновения высвободилось ещё больше энергии.
Небо окрасилось бы в красный цвет, атмосфера заполнилась пылью, а поверхностные воды океана закипели бы, отмечают исследователи. В результате столкновения испарившаяся горная порода устремилась бы в атмосферу, окружающую земной шар, и конденсировалась бы в капельки жидкости прежде, чем затвердеть и упасть на поверхность.
Столкновение, возможно было одним из десятков огромных астероидов, которые, как думают учёные, обрушились на Землю во время заключительного этапа Поздней тяжёлой бомбардировки — временного периода от 4,1 до 3,8 млрд лет назад.
Многие из ударных кратеров были уничтожены эрозией, движением коры Земли и прочими силами, воздействовавшими на нашу планету по мере развития. Тем не менее, геологи разыскали несколько районов в Южной Африке и Западной Австралии, в которых сохранились доказательства столкновений, произошедших между 3,2 и 3,47 млрд лет назад. Соавторы исследований полагают, что астероид упал примерно в тысячи километров от Зеленокаменного пояса Барбертон, хотя и не могут назвать более точного местоположения.
По словам Lowe, для того, чтобы лучше понять, какими были последствия столкновений, важно узнать, как именно они происходили. Он отмечает, что учёные должны использовать геологические доказательства этих столкновений, дабы соединить воедино то, что происходило с Землёй в то время.
Результаты исследований имеют важное значение для понимания ранней Земли и специфики её формирования. Столкновение, возможно, разрушило кору Земли и тектонический режим, который характеризовал раннюю планету, что привело к началу формирования более современной системы тектоники плит, отмечают соавторы.
По словам физика Norman Sleep из Stanford University, изменения, которые пережила планета во время столкновения, были «гораздо катастрофичными, нежели после любого из обычных землетрясений». Он использовал физику, модели и знания о Зеленокаменном поясе Барбертон, многочисленных землетрясениях, ударных кратерах на Земле и Луне, чтобы вычислить силу и продолжительность «тряски», создаваемой астероидом. Используя эту информацию, Sleep воссоздал весь «маршрут», который волны прошли от места столкновения до Зеленокаменного пояса Барбертон.
Геологические доказательства, найденные в Барбертон, исследованием которых занимались учёные, указывают на то, что астероид был «гораздо больше всего-того, что падало на Землю в последний миллиард лет», отмечает Jay Melosh, профессор Purdue University, который не принимал участия в исследованиях.
Зеленокаменный пояс Барбертон — это область, примерно 100 километров в длину и 60 километров в ширину, расположенная восточнее Йоханнесбурга вблизи границы с Королевством Свазиленд. Именно в этой области находятся одни из самых древних горных пород на планете.
Реконструкция столкновения Земли с астероидом также может помочь учёным понять условия, при которых начинала развиваться жизнь на планете. Наряду с изменениями самой Земли, экологические изменения, возможно, уничтожили многие из микроскопических организмов, населяющих на тот момент Землю, позволяя развиваться другим организмам.
Lowe подытожил, что он и его команда попытались понять силы, которые сформировали нашу планету на начальном этапе её эволюции и создали условия, которые позволили развиваться жизни на ней.
