Гнев небес
Взрыв сверхновой поблизости от Земли способен уничтожить почти все живое, и, возможно, в истории планеты такое уже бывало. Чтобы изобличить виновника, ученые ищут улики в геологической летописи.
Звезды лишь кажутся вечными. Звезда – продукт хрупкого равновесия между давлением ее раскаленных недр и гравитацией, стремящейся сжать ее до огромной плотности. Когда термоядерное топливо заканчивается, равновесию приходит конец. Ядро звезды, как подорванный у основания небоскреб, обрушивается внутрь себя. Атомы буквально сминаются в сплошную ядерную материю, а идущая наружу ударная волна вызывает взрыв колоссальной силы. Ядро превращается в компактный объект – нейтронную звезду или черную дыру. Остальное звездное вещество выбрасывается в космос, образуя остаток сверхновой – расширяющуюся клочковатую туманность, обогащенную синтезированными в звезде тяжелыми элементами.
Эти взрывы настолько ярки, что на время затмевают всю галактику с сотнями миллиардов звезд. При этом выбрасывается огромное количество энергичных заряженных частиц – космических лучей.
В 1950-х годах такие остатки сверхновых изучал советский астрофизик Иосиф Шкловский. Что будет, если такой взрыв произойдет вблизи Солнечной системы? – задумался он. В нашей Галактике сверхновые вспыхивают примерно раз в сто лет, и сейчас рядом с Солнцем нет звезд, грозящих взорваться. Но за миллиарды лет Солнечная система должна была иногда оказываться неподалеку от таких гибнущих звезд. Как это влияло на земную жизнь?
Cверхновая в десятках световых лет от нас будет в сотни раз ярче полной Луны, но и в сотни раз слабее Солнца. Она, конечно, никого не сожжет. Однако поток космических лучей вблизи Земли возрастет в десятки, если не в тысячи раз. Эти лучи вызывают мутации и другие нарушения в живых организмах.
Совместно с Валерьяном Красовским, физиком, готовившем астрономические эксперименты на первых советских спутниках, в 1957 году Шкловский выдвинул смелую гипотезу: вымирание динозавров в конце мелового периода (66 млн лет назад) могло быть вызвано близким взрывом сверхновой. О подобной возможности еще с первой половины 1950-х годов писал и немецкий палеонтолог Отто Шиндевольф. Его, правда, больше интересовали не динозавры, а другое, более масштабное пермское вымирание (252 млн лет назад). Оно особенно сильно затронуло морских животных, а Шиндевольф считал, что жесткое излучение сверхновой способно проникнуть на десятки метров под воду.
Еще десять лет эти идеи оставались в категории научных фантазий: проверить их не было никакой возможности. А затем возможности появились.
Озон и Солнце
В 1968 году на страницах престижного журнала Nature разразилась дискуссия. Биохимик К. Д. Терри и астрофизик Уоллес Такер оценили, что Земля за время существования на ней жизни около 10 раз подвергалась такому облучению от сверхновых, что полученная доза была бы смертельной для большинства лабораторных животных. В конце статьи авторы отметили, что космические лучи «обязательно должны оставить какой-то след в геологической летописи».
Вскоре в журнал поступило возражение от другого американского астрофизика, Говарда Ластера. Он писал, что космические лучи движутся в магнитном поле Галактики сложными запутанными путями, а потому вместо короткого губительного импульса нашу планету ожидает лишь растянутое на сотни лет повышение радиационного фона, недостаточное для массового вымирания. Дискуссия заглохла, пока не появилась свежая идея.
К началу 1970-х годов было обнаружено, что атмосферные ядерные взрывы порождают оксиды азота, разрушающие озоновый слой. В 1974 году физик Малвин Рудерман из Колумбийского университета (США, Нью-Йорк) отметил, что такой же эффект на сотни лет вызовут и космические лучи от близкой сверхновой. Озон защищает поверхность Земли от жесткого солнечного ультрафиолета. Сверхновая может отключить эту защиту, и тогда жизнь на Земле будет уничтожаться самим Солнцем.
В те годы самым известным массовым вымиранием было последнее по счету – то, что положило конец динозаврам. Казалось естественным списать эту катастрофу на предложенный механизм разрушения озонового слоя. Гипотеза, поддержанная многими учеными, успела попасть во многие научно-популярные книги и статьи, пока в 1980 году не была опровергнута.