Они лежали там миллионы лет: что скрывали камни в самом выжженном месте планеты

Пустыня Атакама в Чили — место настолько сухое, что кажется, будто сама Земля решила испытать свое терпение. Еще вчера геологи гордились простым объяснением: поднялись Анды, преградив путь влаге с востока, а холодное течение у берегов стало причиной засухи. Все сходилось, пока в руки ученых не попала обычная кварцевая галька. Эти камни, пролежавшие в самой выжженной части пустыни миллионы лет, рассказали совсем другую историю, отодвинув начало сухого периода на десятки миллионов лет назад, когда ни Анд, ни холодного течения еще и в помине не было.

Древние камешки хранят правду
Неоновый хронометр в кварце
Новая хронология засухи
Остывающая планета — виновница засухи?
Атакама как тренировочная площадка для Марса

"Когда речь заходит о таких древних событиях, как формирование пустынь, мы часто опираемся на косвенные данные. Новые методы датировки, основанные на изотопном анализе, позволяют нам заглянуть в прошлое гораздо глубже. Это исследование с кварцевой галькой — яркий пример того, как точные научные измерения могут перевернуть наши представления о геологической истории планеты".

Кандидат геолого-минералогических наук, научный обозреватель Алексей Кузнецов

Древние камешки хранят правду

Геологи долгое время считали, что extreme arid conditions в Атакаме начались примерно 23 миллиона лет назад. Это совпадало с тектоническими событиями: поднятием Анд, которые блокировали поступление влаги, и формированием холодного течения Гумбольдта у побережья, подавлявшего испарение. Такой вот классический сценарий, который, казалось, всё объяснял.

Все изменилось, когда команда под руководством Бенедикта Риттер-Принца из Кёльнского университета взяла образцы кварцевой гальки из самого сердца пустыни. Эти маленькие камни, кажущиеся совсем неприметными, на самом деле — настоящие историки. Они лежат на поверхности, практически не двигаясь, и хранят в себе следы воздействия космических лучей.

Исследование отмечает, что эти камни подвергались минимальным изменениям. Никаких потопов, сползания грунта или погребения под слоями осадочных пород, которые могли бы "обнулить" их счётчик времени. Это дало ученым шанс получить максимально точные данные о периоде их экспозиции.

Выяснилось, что возраст гальки говорил о гораздо более ранней засухе. Это открытие ставило под сомнение устоявшуюся теорию, заставляя искать новые объяснения.

Неоновый хронометр в кварце

Секрет датировки кроется в атомах. Земля непрерывно подвергается бомбардировке космическими лучами. Когда такие лучи попадают в кварц, находящийся на поверхности, они выбивают из него атомы, создавая редкую форму неона — изотоп неон-21. Чем дольше камень лежит на открытом воздухе, тем больше такого неона в нем накапливается.

В гальке из Атакамы концентрация неона-21 оказалась колоссальной — более миллиарда атомов на грамм в некоторых образцах. Это означает, что камни находились на поверхности подвергаясь облучению миллионы лет. Любой серьёзный геологический процесс, такой как сильные дожди, паводки или смещение грунта, непременно бы "смыл" поверхностный слой и обнулил накопленный неон.

Таким образом, количество неона-21 напрямую связано с тем, как долго ландшафт оставался сухим и стабильным. И чем больше неона, тем древнее сухость.

Новая хронология засухи

При анализе 135 образцов гальки ученые обнаружили, что четверть из них показали возраст, превышающий 23 миллиона лет. То есть, к тому моменту, когда, по старой теории, началось формирование пустыни, она уже была древним высушенным ландшафтом.

Многие образцы датировались периодом от 20 до 40 миллионов лет назад. Один из камней оказался еще старше — его возраст достиг почти 62 миллионов лет, что означает, он находился на поверхности с эпохи палеогена, вскоре после исчезновения динозавров. Находка свидетельствует о том, что высокая концентрация неона-21 сохранялась благодаря толстым солевым коркам, которые скрепляли гальку и защищали ее от эрозии.

Команда также исключила вероятность того, что галька могла быть принесена из высокогорных районов Анд. На таких высотах поток космических лучей сильнее, но в тех горах концентрация неона-21 в гальке была бы значительно ниже. К тому же, примерно 23 миллиона лет назад низкие холмы, где собрали образцы, уже были отрезаны от горных пород, стекающих с вершин.

"Астрономия и геология тесно связаны, когда мы говорим о формировании планетных ландшафтов. Изучение древнейших пород на Земле помогает нам понять не только нашу планету, но и искать аналоги на других небесных телах. Атакама — отличный пример того, как глобальные климатические изменения влияют на локальные условия, создавая уникальные экосистемы".

Эксперт в области астрономии, научный обозреватель Наталья Орлова

Остывающая планета — виновница засухи?

Если локальные факторы, такие как поднятие Анд и холодное течение, появились слишком поздно, чтобы вызвать столь раннюю засуху, то в чем причина? Ученые предполагают, что дело в глобальных процессах. Около 50 миллионов лет назад Земля пережила пик глобального потепления, после чего начался медленный процесс остывания.

Это охлаждение изменило атмосферную циркуляцию и режимы выпадения осадков по всей планете, способствуя распространению засушливых зон. Подобные изменения климата видны и в других регионах Земли, например, в записях пылевых отложений. Исследователи считают, что холодное течение Гумбольдта и Анды могли лишь усугубить уже существующую засуху, возникшую по более масштабным причинам.

Полностью понять, как именно глобальное похолодание привело к такой продолжительной и экстремальной засухе в Атакаме, пока не удалось. Это сложный вопрос, требующий дальнейшего изучения.

Проверено экспертом: эксперт в области науки, научный обозреватель и аналитик Алексей Кузнецов

Атакама как тренировочная площадка для Марса

Открытие того, что Атакама является одной из древнейших пустынь на планете, меняет представление ученых о формировании подобных ландшафтов. Если глобальное похолодание способно сделать регион чрезвычайно сухим, значит, самые засушливые места на Земле могут быть обусловлены не столько локальными особенностями, как считалось ранее.

Эта пустыня — уникальный природный полигон для изучения жизни в экстремальных условиях. Ученые изучают ее почвы, чтобы понять, как организмы выживают в условиях дефицита воды и интенсивной солнечной радиации, что напрямую связано с исследованием возможности жизни на Марсе.

Долговременная засуха делает Атакаму ценным местом для экспериментов, помогая понять механизмы адаптации и выживания в самых суровых условиях, которые может предложить наша планета.

"Атакама — это окно в прошлое Земли и перспективный полигон для будущих миссий. Ее геологическая история, связанная с глобальными климатическими циклами, дает нам понимание того, как формировались и изменялись условия на планете. Изучение выживания жизни в таких экстремальных условиях не только расширяет наши знания о биологии, но и помогает готовиться к освоению других планет".

Эксперт в области науки, аналитик научных и образовательных трендов Ирина Соколова

FAQ

Как подтвердили возраст гальки?
С помощью радиоизотопного анализа, измеряя накопление изотопа неон-21, который образуется под воздействием космических лучей.
Почему старая теория оказалась неверной?
Анализ гальки показал, что засуха началась задолго до того, как появились Анды и холодное течение Гумбольдта.
Какая еще причина, кроме геологии, могла вызвать засуху?
Глобальное остывание планеты, начавшееся около 50 миллионов лет назад, могло изменить мировые режимы осадков.
Почему Атакама важна для изучения Марса?
Экстремальные условия засухи в Атакаме позволяют изучать механизмы выживания жизни, что актуально для поиска жизни на Марсе.