Массовые вымирания, гигантские извержения вулканов, океаны, внезапно лишившиеся кислорода, — на первый взгляд, крупнейшие геологические катастрофы Земли не имеют между собой ничего общего, кроме чудовищного масштаба. Но уже несколько десятилетий учёные задаются вопросом: а не подчиняются ли эти, казалось бы, разрозненные события некоему скрытому ритму, растянувшемуся на сотни миллионов лет?

Идея о том, что геологическая история Земли следует долгосрочному циклу, обсуждается с 1980-х годов. Тогда исследователи впервые предположили, что массовые вымирания и другие крупные геологические события могут повторяться через равные промежутки времени. Ранние работы выявляли похожие периодичности, но гипотеза оставалась спорной.

Теперь геолог Майкл Рампино из Нью-Йоркского университета вернулся к этому вопросу. В статье, опубликованной в журнале Evolving Earth, он заново проанализировал данные о 89 крупнейших геологических событиях за последние 260 миллионов лет, используя уточнённые геологические шкалы и современные статистические методы. Вывод: доказательства существования примерно 27,5-миллионолетнего геологического цикла за прошедшие десятилетия только окрепли.

Что попало в выборку

Рампино опирался на ранее опубликованные геологические базы данных. В его выборку вошли морские массовые вымирания, океанические аноксические события (периоды, когда океан резко терял кислород), извержения континентальных траппов — гигантских базальтовых провинций, колебания уровня моря, вымирания наземных четвероногих, изменения скорости спрединга морского дна и импульсы внутриплитного вулканизма.

Совместный анализ этих записей выявил доминирующую периодичность около 27,5 миллиона лет. Некоторые из этих событий, такие как гигантские извержения вулканов, могли быть связаны с вулканической активностью, убившей динозавров. Кроме того, проявился более слабый цикл длиной примерно 8,9 миллиона лет.

Важно: речь не о том, что одна катастрофа напрямую вызывает следующую. Новая работа предполагает, что несколько земных систем могут периодически откликаться на одни и те же глубинные процессы, действующие в масштабах десятков миллионов лет.

Что может задавать ритм

Что именно это за процессы, пока неясно. Рампино рассматривает несколько возможных драйверов долгосрочного цикла.

Первая возможность скрыта глубоко в недрах планеты. Мантия Земли постоянно циркулирует за счёт конвекции — пусть и с почти невообразимо медленной скоростью. Периодические изменения мантийной конвекции или запуск мантийных плюмов могли бы влиять на вулканизм, тектонику плит, горообразование и другие масштабные геологические процессы. Поскольку все эти системы тесно связаны, возмущения, зародившиеся в глубинах, способны со временем распространяться на поверхность, океаны, климат и биосферу.

Вторая гипотеза обращает внимание на взаимодействие поверхности и недр. Долгосрочные орбитальные вариации меняют климат и уровень моря, периодически перераспределяя по планете огромные массы воды, льда и осадков. Рампино обсуждает возможность того, что эти изменяющиеся поверхностные нагрузки слегка модифицируют напряжения в земной коре и верхней мантии, потенциально влияя на тектоническую и вулканическую активность на геологических масштабах времени.

Галактический след

Есть и третья, ещё более интригующая линия — влияние из-за пределов Земли. Эту идею Рампино обдумывает с 1980-х годов.

Солнечная система, обращаясь вокруг центра Млечного Пути, колеблется вверх и вниз относительно галактической плоскости. Время этих пересечений, по расчётам, совпадает с периодами крупнейших земных потрясений. Другие исследователи предполагали, что такие пересечения могут гравитационно возмущать кометы в далёком облаке Оорта, повышая вероятность крупных астероидных ударов.

На графике из статьи Рампино хорошо видно: наиболее точно датированные геологические события (красные полосы), экологические кризисы (зелёные полосы) и массовые вымирания (звёздочки) за последние 260 миллионов лет выстраиваются вблизи моментов пересечения Землёй галактической средней плоскости — примерно каждые 32 миллиона лет.

Есть и совсем спекулятивная гипотеза. Если тёмная материя концентрируется вблизи галактической плоскости, Земля могла бы время от времени захватывать её часть. За миллионы лет этот процесс способен генерировать небольшое количество внутреннего тепла и потенциально влиять на геологическую активность. Прямых доказательств ни у одного из этих механизмов пока нет, поэтому обе идеи остаются крайне спорными.

Астероиды — отдельная история

Крупные астероидные удары Рампино рассматривает в статье отдельно. Следы древних бомбардировок астероидами сохранились и на других планетах, например, в летописи кратера Езеро на Марсе. В статистический анализ 89 геологических событий они не входили, однако время образования нескольких крупнейших известных ударных кратеров Земли в целом согласуется с предлагаемым 27,5-миллионолетним ритмом — об этом геолог писал и в более ранних работах. Он допускает, что такое соответствие заслуживает дальнейшего изучения, но от заявлений о причинно-следственной связи воздерживается.

Почему споры не утихают

Отражает ли видимый цикл реальную особенность земной истории — вопрос открытый. Искать периодичности на отрезках в сотни миллионов лет трудно по самой природе задачи. Геологическая летопись неполна, возраст древних событий по мере углубления в прошлое становится всё более неопределённым, а статистический анализ иногда выявляет кажущиеся циклы, которые исчезают по мере накопления новых данных.

Рампино и не утверждает, что поставил точку в споре. Его вывод скромнее: предлагаемая 27,5-миллионолетняя периодичность сохраняется, несмотря на десятилетия всё более точных геологических шкал и расширяющихся наборов данных. Но поскольку сама идея противоречит давно принятым интерпретациям природы геологической летописи, она наверняка останется предметом дискуссий.

Если же будущие исследования подтвердят закономерность, крупнейшие геологические потрясения Земли перестанут выглядеть изолированными катастрофами, разбросанными по глубинам времени. Вместо этого они окажутся повторяющимися проявлениями долгосрочных процессов, формировавших планету на протяжении сотен миллионов лет.

Сам Рампино формулирует осторожно, но с явным предвкушением: «Хотя эти идеи всё ещё в основном вне мейнстрима современной геологической мысли, они могут стать первыми шагами к важному концептуальному прорыву в науках о Земле — прорыву, который признаёт глобальную корреляцию крупных геологических событий, в целом периодический характер многомиллионолетней геологической летописи и астрономические связи, способные прочнее поместить нашу планету в её истинный космический контекст».

Кстати, недавно мы писали о том, что сила из Млечного Пути могла сформировать континенты Земли — ещё один пример того, как галактические процессы, возможно, оставляют след в геологии нашей планеты.