Как установили палеоэкологи из ИМКЭС СО РАН под руководством доктора биологических наук Татьяны Бляхарчук, 5 тыс. лет назад над лесами Кузнецкого Алатау произошло катастрофическое событие, возможно превосходящее по масштабам падение Тунгусского метеорита в 1908 году. О том, как было сделано это открытие, – в нашем материале.
Летописи природы
Как рассказывает Татьяна Артемьевна, донные отложения озер, торфяники и пещерные натечные образования (спелеотемы) являются бесценными архивами, которые могут многое поведать о том, какими были климат и экосистемы сотни и даже тысячи лет назад, какие события могли оказывать влияние на их формирование и изменение. Одним из «чернил», которыми написаны эти «летописи природы», является пыль, земная и космическая. Ее-то и искали сотрудники ИМКЭС СО РАН и геофизической обсерватории «Борок» – филиала Института физики Земли им. О. Ю. Шмидта РАН. В рамках проекта РФФИ, в котором принимали участие ученые из шести научно-образовательных организаций, была изучена динамика поступления космической пыли на земную поверхность по торфяным отложениям.
– В условиях верховых торфяных болот под слоями постоянно нарастающего сфагнового мха происходит ежегодное аккуратное захоронение всего, что выпадает на поверхность болота из воздуха, – поясняет Татьяна Бляхарчук. – Плоская или даже выпуклая поверхность болота устраняет горизонтальный перенос частиц и принос их с минеральных окрестностей болота. Благодаря этому частицы, попавшие на поверхность торфа из воздуха, постепенно погребаются под нарастающими слоями торфа, не меняя при этом своего местонахождения.
Во время летней полевой экспедиции 2015 года исследователи из группы палеоэкологии ИМКЭС СО РАН произвели отбор торфяных образцов – кернов из болота Тундра в Кемеровской области. Татьяна Артемьевна показывает на фотографиях, как осуществлялся этот процесс. Общая длина керна составила 270 сантиметров. Его аккуратно вырезали из речного обнажения торфяника и в виде прямоугольных брикетов тщательно упаковывали в полиэтилен и транспортировали на катамаране по течению реки к ближайшему населенному пункту, откуда уже наземным транспортом доставили в лабораторию. Здесь брикеты делились с помощью линейки, пинцета и скальпеля на сантиметровые пластинки для различных палеоэкологических и геохимических анализов. Несколько лет ушло на долгий и кропотливый труд по подготовке и анализу образцов.
С ювелирной точностью
Из сантиметровых пластинок торфа были взяты еще более маленькие, в один кубический сантиметр, образчики для различных палеоэкологических и геохимических анализов. Эту кропотливую работу выполнил Павел Бляхарчук. Затем в институте был сделан спорово-пыльцевой анализ, проведена оценка содержания углерода и зольных элементов в отобранных 270 образцах. Радиоуглеродное датирование серии образцов из этого керна на приборе Quantulus было выполнено руками Галины Симоновой. Но, чтобы провести эти анализы, все образцы сначала нужно было подвергнуть длительной и трудоемкой процедуре физико-химической пробоподготовки, суть которой аналогична работе скульптора, который отсекает все лишнее, чтобы увидеть образ.
Исследователям необходимо было выделить из торфа споры и пыльцу растений, удалив все загрязняющие компоненты (минеральные частицы, гумус, остатки растений). Вместо резца скульптора использовались щелочи, кислоты, микронные сита, центрифуги и вытяжные шкафы. Другие образчики из тех же сантиметровых пластинок были отправлены в геофизическую лабораторию «Борок», где ученые лаборатории палеомагнетизма и физико-химических свойств горных пород под руководством ведущего научного сотрудника Владимира Цельмовича с помощью своих не менее сложных физико-химических методов и приборов выделили из них частицы пыли космического происхождения.
Пять тысяч лет тому назад
Космическая пыль отличается от земной пыли присутствием частиц никеля, железа, магнетитовых шариков, а земная пыль образована титаномагнетитами, ильменитами и сульфидами железа. Исследователи выявили два типа интенсивности поступления космической пыли на поверхность Земли – фоновую и всплесковую. Продолжительность обычного фонового цикла – примерно сто лет; по предположению ученых, это может быть связано с циклами солнечной активности. Но самым масштабным, запоминающимся событием, зафиксированным учеными, стал резкий всплеск поступления космогенного вещества, произошедший около 5 тыс. лет тому назад.
– Подобное увеличение в разы указывает на наступление так называемого импактного события: это означает, что какое-то космическое тело, подобное Тунгусскому или Челябинскому метеоритам, достигло земной поверхности, – рассказывает Татьяна Артемьевна. – Его воздействие на ландшафт, вероятно, было катастрофическим, при котором были повалены все деревья в тайге в радиусе десятков квадратных километров. Это вызвало резкую смену в растительном покрове, состоявшую в замене коренных таежных лесов на восстановительные серии травяных сообществ, а затем на вторичные березовые леса.
О том, что это был именно внезапный вывал тайги, а не послепожарная сукцессия, говорят пониженное содержание микроугольков, найденное в этих образцах, и находка специфических микрообъектов с никелевым напылением, образовавшихся при высокотемпературном воздействии космического тела на земные частицы. Насколько масштабным было это событие и могло ли оно стать причиной последующих климатических изменений Земли, начавшихся после 5 тыс. лет назад? Эту загадку ученым еще предстоит разгадать.
Томск имеет давние традиции изучения космических тел, достигавших поверхности Земли. Знаковым явлением стало движение самодеятельных экспедиций по исследованию Тунгусского метеорита. Его инициаторами и вдохновителями на протяжении нескольких десятков лет были три командора, как уважительно называли их другие участники Тунгусского движения: Николай Владимирович Васильев, Юрий Алексеевич Львов и Геннадий Федорович Плеханов. Участниками тунгусских экспедиций были сотни энтузиастов – преподавателей и студентов. В такой экспедиции в студенчестве побывали Татьяна и Павел Бляхарчук.
Автор: Вера Жданова
Фото предоставлены Татьяной Бляхарчук