Почему вымерли гигантские ящеры?
Всякое явление природы имеет свою естественную причину. Таков незыблемый закон материалистической науки. Если мы сталкиваемся с каким-либо явлением, причина которого остается нам неизвестной, это означает только, что мы недостаточно глубоко изучили сущность данного явления, его многообразные связи с другими природными процессами, и не исключена возможность, что подлинные причины лежат за границей той области, в которой мы пытаемся их обнаружить.
Явления, причины которых до сих пор не удалось установить, имеются и в истории нашей планеты, и не связано ли это с тем, что подобные явлении пытались объяснить чисто земными причинами, в то время как за этими объяснениями надо было «отравиться» в космос?
Одна из таких загадок относится к далекому прошлому Земли.
В свое время великий английский ученый Чарльз Дарвин показал, что изменения, происходящие в растительном и животном мире, появление одних видов и исчезновение других могут быть вызваны изменениями внешней среды, а также изменчивостью самих животных и растений. В результате действия этих факторов выживают главным образом те организмы, которые приобретают признаки, наилучшим образом отвечающие внешним условиям. Всякие другие отклонения от нормы обречены на вымирание в процессе борьбы за существование и естественного отбора организмов, наиболее приспособленных к внешним условиям.
Однако в истории развития нашей планеты имели место и такие периоды, когда одна группа животных и растений сменяла другую без заметной борьбы за существование...
В конце древнейшей (палеозойской) эры на Земле появились первые пресмыкающиеся. Быстро развиваясь, они уже в следующую — древнюю (мезозойскую) эру достигли величайшего расцвета. Поверхность материков сотрясала тяжелая поступь гигантских динозавров, водную гладь морей и океанов бороздили бесчисленные ихтиозавры, то и дело проносились по воздуху крылатые птеродактили. Гегемония ящеров была безраздельной и нерушимой. Они полностью завоевали сушу, воду и воздух и господство их продолжалось на протяжении более 150 млн. лет. Казалось, ему не будет конца...
И вдруг произошло нечто неожиданное. Именно тогда, когда ящеры, казалось, навсегда подчинили себе нашу планету, их постигла странная участь. На протяжении чрезвычайно короткого исторического срока чудовищные рептилии полностью исчезли, уступив свое место млекопитающим... Это случилось на грани последнего, мелового периода мезозойской эры и начала современной, кайнозойской эры.
Какая же сила уничтожила ящеров? Млекопитающие, которые в это время только-только появлялись, не могли представлять для ящеров сколько-нибудь серьезной опасности. Исчезновение рептилий не было также результатом борьбы за существование между различными группами самих ящеров.
Что же произошло? Этот вопрос приобретает особый интерес, если принять во внимание, что примерно в тот же период не менее резкие изменения произошли и в растительном мире Земли. В середине мезозоя и начале мелового периода наивысшего расцвета достигли так называемые голосемянные, важнейшими представителями которых являются хвойные растения. Однако в конце мелового периода необычайно широкое распространение получают покрытосемянные, и Земля быстро одевается лиственными лесами.
Многие исследователи пытались связать все эти перемены с различными геологическими процессами, а также изменениями климата Земли, происходившими в те времена. Однако подобные предположения, к сожалению, не могут объяснить всех известных нам фактов.
В то же время другие исследователи, в том числе биологи и геологи, высказывали мысль о том, что загадочная быстрота, с. которой произошла «смена декораций» па Земле, связана с действием какой-то космической причины.
В опубликованной несколько лет назад монографии Л. Л. Тахтаджяна, посвященной эволюции покрытосемянных растений, отмечается, что их молниеносное распространение представляет для нас величайшую загадку, а по словам Дарвина, оно является даже «ужасной тайной».
Известный ученый Голепкин еще в 1927 г. писал в своей книге «Победители в борьбе за существование»:
«Я склоняюсь к признанию главной роли в деле расцвета и победоносного наступления покрытосемянных на какой-то внезапной, следовательно, космогонической причиной. Что это за причина, конечно, я сказать не могу».
Было время, когда попытки объяснения земных явлений действием космических факторов встречали резкие возражения со стороны многих ученых. Сточки зрения современной пауки подобные предположения, бесспорно, заслуживают самого серьезного внимания. Но если гибель гигантских ящеров связана с влиянием какого-то космического фактора, то, очевидно, этот фактор должен был действовать не периодически, не циклично, как солнечная активность, а наоборот, в течение длительного времени оставаться постоянным и затем испытать столь резкое изменение, чтобы это могло существенно отразиться на развитии жизни па Земле.
Внимательное рассмотрение всех возможных причин космического порядка, с которыми можно было бы связать изменения растительного и животного мира нашей планеты, заставляет обратить особое внимание на космические лучи.
Во время своих межзвездных скитаний многие из частиц, входящих в состав космического излучения, приобретают огромные скорости и энергии. Однако сталкиваясь с ядрами атомов воздуха, они постепенно растрачивают свою энергию и до поверхности Земли почти не доходят. Сюда проникает лишь вторичное излучение, порожденное первичными лучами в самой атмосфере.
В воздухе Земли всегда имеется некоторое количество радиоактивных «аэрозолей». Образование их происходит под действием различных причин, в том числе под влиянием космического излучения. Эти газы есть и в приземных слоях воздуха. Но их настолько мало, что они не могут принести нам никакого вреда.
Всегда ли за время существования Земли интенсивность космического излучения оставалась неизменной?
Чтобы ответить на этот вопрос, надо знать, откуда приходят к нам космические лучи, где и при каких условиях они рождаются.
Главная трудность при исследовании космических лучей заключается в том, что нам приходится изучать их лишь в «конце пути». Поэтому разгадать тайну их происхождения не менее трудно, чем, например, восстановить биографию человека по его почерку. Для этого нам неизбежно понадобились бы дополнительные сведения.
Но оказалось, что подобные сведения о космических лучах получить можно. В космических лучах наряду с ядрами атомов имеются также электроны, движущиеся с большими скоростями. Такие электроны, перемещаясь в межзвездных магнитных полях, должны излучать радиоволны. Эти своеобразные радиопередачи могут быть приняты с помощью радиотелескопов. Таким путем можно получить информацию о местах скопления космических частиц.
В 1054 г. в созвездии Тельца неожиданно вспыхнула необычная звезда. Она сняла так ярко, что ее можно было наблюдать даже днем. Странная звезда светила около полугода, а затем медленно погасла.
Это удивительное событие описали в своих книгах китайские, японские и арабские летописцы. Впоследствии подобные же мощные вспышки наблюдались еще дважды в других созвездиях.
Явления эти и получили название вспышек «сверхновых» звезд. В момент такой вспышки, происходящей под действием каких-то пока еще не известных нам физических процессов, звезда неожиданно увеличивается, сбрасывая с себя газовую оболочку. Взрыв звезды сопровождается выделением чудовищной энергии. Достаточно сказать, что иногда в течение нескольких дней сверхновая звезда излучает такое же количество света, как несколько миллиардов солнц. После вспышки на месте взорвавшейся звезды образуется газовая туманность, состоящая из распыленных остатков.
Одна из таких туманностей и находится в созвездии Тельца па месте вспышки сверхновой 1054 г. За свою своеобразную форму она получила название Крабовидной.
Наблюдения показали, что Крабовндная туманность, а также подобные ей туманности, образующиеся в результате вспышек сверхновых звезд, являются мощными источниками радиоизлучения. Это обстоятельство давало возможность предположить, что в Крабовидной туманности имеется множество быстрых электронов. Однако эта гипотеза нуждалась в проверке.
На помощь астрономам пришла оптика, в 1954 г. советский ученый В. Л. Гинзбург высказал мысль о том, что если в Крабовпдпой туманности имеются быстрые электроны, ее излучение, должно быть поляризовано.
Как известно, свет представляет собою электромагнитные волны. Волны эти поперечные, т. с. направление колебаний в них перпендикулярно к направлению распространения волны. В обычном свете лучи с различными направлениями колебаний хаотически перемешаны.
Однако при известных условиях в световом луче могут происходить колебания лишь одного определенного направления. Такой свет называется поляризованным, а плоскость, в которой происходят колебания — плоскостью поляризации.
Но как выяснить, поляризован луч света пли пет? На помощь приходят особые фильтры — поляроиды. Они пропускают световые лучи с одним определенным направлением колебаний, задерживая все остальные. Попробуем рассматривать источник излучения сквозь поляроид, при этом медленно его поворачивая. В тех случаях, когда свет поляризован, вращение поляроида будет сопровождаться периодическими усилениями п гашениями света.
Не прошло и года, как поляризация Крабовидпой туманности, предсказанная В. Л. Гинзбургом, была обнаружена.
Так было доказано, что Крабовидная туманность содержит огромное количество электронов и других заряженных частиц, движущихся в различных направлениях с высокими скоростями, т. е. космических лучей.
Следовательно, при вспышках сверхновых звезд рождаются космические лучи. К такому выводу пришли в результате анализа многочисленных фактов советские ученые В. Л. Гинзбург, И. С. Шкловский, Г. Г. Гетманцев и С. Б. Ппкельнер, создавшие новую теорию происхождения космических лучей.
Но если Крабовндная туманность действительно образовалась в результате мощного взрыва, то естественно ожидать, что она должна быстро расширяться. В самом деле, сравнение фотографий, сделанных с промежутком и десятки лет, показало, что за это время отдельные узелки туманности заметно переместились вдоль радиусов в стороны от центра.
Но мере расширения туманности концентрация космических лучей в ней будет постепенно уменьшаться. Правда, происходит это довольно медленно. Так, например, даже тогда, когда радиус Крабовидной туманности достигнет 15—18 световых лет, плотность космических лучей внутри пес все еще будет примерно в 30 раз превышать их плотность в окрестностях Солнца.
При очень далеких вспышках космические частицы вследствие расширения газовой туманности постепенно рассеиваются в пространстве. Поэтому такие вспышки практически не могут оказать никакого влияния на изменение интенсивности космического излучения, приходящего па Землю.
По если вспышка сверхновой звезды произойдет достаточно близко, примерно на расстоянии не более 25 световых лет, то после того как расширяющаяся газовая туманность достигнет солнечной системы интенсивность космических лучей на Земле может существенно увеличиться па достаточно длительный срок.
Учитывая, что сверхновые звезды распределены в Галактике неравномерно, И. С. Шкловский и В. И. Красовский подсчитали, что за время существования нашей планеты могло произойти около 10 вспышек близких сверхновых звезд. Следовательно, две из них могли произойти в тот период, когда па поверхности Земли уже существовала жизнь.
Итак, можно предполагать, что в истории нашей планеты были такие периоды, когда в течение некоторого времени плотность космического излучения значительно превышала нормальную.
К каким же последствиям могло это привести?
Как известно, все ткани и органы живых организмов построены из клеток. Одной' из главных частей клетки является ее ядро, внутри которого находятся мельчайшие продолговатые образования — хромосомы, являющиеся носителями наследственности. Каждая из них имеет сложную молекулярную структуру.
Приступая к сооружению здания, инженер-строитель имеет в своем распоряжении точный проект будущего дворца, театра, жилого дома, разработанный архитекторами. Заложен лишь первый камень, а сооружение, которое только еще предстоит низвести, уже определено во всех своих деталях, вплоть до самых мелких. Подобным проектом будущего организма является молекулярная структура хромосом, которая представляет собой своеобразную кодированную запись всех его многочисленных и разнообразнейших качеств. Благодаря информации, содержащейся в хромосомах половых клеток, эти качества могут передаваться по наследству.
Чтобы строящееся здание соответствовало чертежам, их содержание доводится до всех строителей, инженеров, прорабов, рабочих. Нечто подобное происходит и в процессе развития организма. При размножении клеток, которое происходит путем их деления, удваиваются также и хромосомы. Благодаря этому, в каждую из вновь образовавшихся дочерних клеток попадает по одному экземпляру каждой из хромосом. Таким путем наследственная информация «доводится» до каждой клетки.
Почему строители не ошибаются и вместо школы не построят театр, а вместо клуба стадион? Опять-таки потому, что в их руках имеются чертежи будущего сооружения.
Почему из зародышевой клетки тигра вырастает тигр, а из, казалось бы, точно такой же зародышевой клетки обезьяны — обезьяна?
II здесь все объясняется тем, что уже в первый момент своего возникновения каждый живой организм имеет особый аппарат, в дальнейшем управляющий процессом его развития в соответствии с «чертежами», содержащимися в хромосомах. С помощью этого удивительного аппарата формируются все части тела организма, лес его органы и обеспечивается правильное их функционирование.
Однако под действием радиоактивных излучений могут происходить так называемые мутации, связанные с перестройкой молекулярной структуры хромосом. В результате такой перестройки у потомков могут появиться новые качества, которых не было у родителей. В настоящее время подобный метод, получивший название радиационной селекции, широко используется для искусственного воздействия на наследственность и выведение новых пород животных и сортов растений. В частности, именно таким способом были получены новые формы грибков, вырабатывающие в десятки раз больше этого чудодейственного лекарства, чем исходные. Подобным же образом выведены цепные сорта культурных злаков, обладающие определенными качествами, в том числе
Мутации могут происходить не только и результате искусственного облучения, но также и под действием различных природных факторов. Такие мутации получили название спонтанных, или случайных. Спонтанные мутации могут быть вызваны разными причинами, но значительная их доля возникает над действием радиоактивных излучений.
Частота мутаций, возникающих под влиянием радиации, для различных организмов неодинакова. Более сложные организмы чувствительнее к действию радиации, чем менее сложные, а долгоживущие формы чувствительнее тех, жизнь которых непродолжительна. С другой стороны, устоявшиеся виды животных и растений, по-видимому, поражаются случайными мутациями в значительно большей степени, чем вновь появившиеся.
Так, например, для насекомого — плодовой мушки дрозофилы доля случайных мутаций, возникающих вследствие радиоактивности воздуха, составляет примерно одну тысячную всех спонтанных мутаций, а для представителя млекопитающих — мыши — чувствительность к облучению увеличивается уже примерно в 20 раз.
Для удвоения частоты мутаций у организмов с коротким циклом размножения потребовалось бы увеличение интенсивности излучения в сотни и тысячи раз. Такой же эффект для долгоживущих форм мог бы быть получен увеличением интенсивности всего в 3—10 раз.
В одном из произведений современного английского писателя-фантаста Джона Уиндемя рассказывается об экспериментах по воздействию радиации па живые организмы. Цель этих экспериментов состояла в изучении мутаций. Проводились они на окраине бесплодных земель, где все живое было уничтожено в результате длительной ядерной войны. Среди работавших здесь людей действовал строгий приказ: «Бойтесь мутантов».
Такой приказ был вполне обоснован: дело в том, иго мутации, как правило, приводят к образованию дефективных форм. В условиях естественного отбора такие формы обречены па неизбежное вымирание. Это дает основание предполагать, что быстрое исчезновение гигантских ящеров, а также глубокие изменения в растительном мире нашей планеты, о которых говорилось выше, могли быть вызваны достаточно длительным увеличением интенсивности космического излучения, которое произошло в результате вспышки близкой сверхновой звезды.
В этой связи интересны результаты наблюдений, проведенных в Палеонтологическом музее Академии наук СССР. Здесь была исследована остаточная радиоактивность окаменелых остатков ряда животных, живших на Земле на протяжении 400 млн. лет. При этом было обнаружено, что особенно высокая радиоактивность имеет место у костей различных видов динозавров, относящихся к эпохе их вымирания.
Кроме того, известно, что на Земле есть такие места, где до сих пор сохранились архаические формы растений и животных. Что самое любопытное — сохранились они в глубинах океанов, а также в недрах Земли, в пещерах, т. е. именно там, куда сквозь толщу воды или слой горных пород не проникают космические лучи.
Все это вместе взятое говорит в пользу предположения о влиянии космических лучей на эволюцию жизни на Земле.
По если подобное предположение справедливо, не угрожает ли человечеству ужасная опасность? Ведь в любой момент может произойти вспышка близкой сверхновой звезды, а может быть, такая вспышка уже произошла и фронт расширяющейся туманности, содержащей губительные космические лучи, угрожающе приближается к Земле?
Однако па этот счет мы можем быть совершенно спокойны. Если бы даже вспышка близкой сверхновой звезды действительно произошла, то между моментом, когда это будет наблюдаться с Земли, и моментом, когда нашей планеты достигнут космические лучи, пройдут многие тысячелетия, в течении которых человечество вполне успеет разработать и принять соответствующие защитные меры. Можно также с уверенностью утверждать, что близкие вспышки не имели места и в недалеком прошлом. Остатки сверхновой звезды представляют собой мощный источник радиоизлучения, но в ближайших окрестностях Солнца таких источников не существует.
Гипотеза о влиянии вспышек сверхновых звезд на развитие жизни на Земле пока все еще остается только гипотезой. Верпа она или нет — покажет время. Но независимо от будущей оценки эта гипотеза поучительна в двух отношениях. Во-первых, она показывает, что успешное решение многих геофизических и геологических проблем возможно лишь при обязательном учете того обстоятельства, что наша Земля представляет собой часть космоса. Во-вторых, такое решение может быть достигнуто только комплексным путем, в результате использования достижений самого широкого круга конкретных наук.
|
|
Читайте в рубрике «Планета Земля»: |