Одно из древнейших человеческих поселений сохранило следы падения кометы в позднем дриасе

Рис. 1. Тринитит — расплавленное стекло, образовавшееся во время первого в мире испытания ядерного оружия в июле 1945 года. Фото с сайта news.ucsb.edu

В конце плейстоцена, примерно 12 800 лет назад, на Земле произошло внезапное и резкое похолодание — наступил поздний дриас, завершающий этап последнего оледенения, который закончился около 11 700 лет назад. Во многих местах планеты в основании пород позднего дриаса находят тонкую прослойку с аномальной концентрацией платины и иридия, наличием металлических и стеклянных сферолитов, а также включениями наноалмазов и других высокотемпературных минералов. Это послужило основанием для появления гипотезы ударного воздействия (импакта) позднего дриаса, согласно которой в начале этого периода произошло падение крупного космического тела (кометы или астероида), которое, скорее всего, не долетев до поверхности Земли, рассыпалось в атмосфере, а образовавшиеся в результате взрыва частицы были рассеяны на огромной территории. Очевидно, свидетелями этого масштабного события были древние люди. При раскопках одного из древнейших человеческих поселений на планете (его возраст 12,8 тысяч лет) — Абу-Хурейра в Сирии — ученые обнаружили в культурном слое стеклянные сферолиты, образовавшиеся при космическом ударе. Это указывает на то, что это поселение как минимум серьезно пострадало от него.

Абу-Хурейра — уникальное место с точки зрения археологии. Во-первых, это одно из древнейших поселений в западной Месопотамии, основанное примерно 13 500 лет назад на берегу реки Евфрат и просуществовавшее с перерывами почти шесть тысячелетий. Уникальность его заключается в том, что, изучая многочисленные культурные слои, ученые смогли точно определить, когда жители поселения перешли от охоты и собирательства к земледелию и разведению домашних животных. Оказалось, что Абу-Хурейра — древнейшее из известных на Земле поселений ранних земледельцев.

Общая хронология событий, как ее описывают археологи (A. Moore et al., 2000. Village on the Euphrates: From foraging to farming at Abu Hureyra), выглядит примерно так. В период 13 500–12 800 лет назад деревню населяли первобытные охотники и собиратели натуфийской культуры. Было их не более 100–200 человек и жили они в небольших округлых деревянных хижинах. В них были найдены ямы для хранения пищи, по содержимому которых ученые и определили рацион ранних обитателей Абу-Хурейры — мясо диких животных (газели, овцы, крупные копытные, зайцы, птица) и дикорастущие зерновые (пшеница, рожь, ячмень). 12 800 лет назад, когда наступило похолодание позднего дриаса, поселение было покинуто, и жизнь вернулась в него 11 700 лет назад, когда климат снова стал теплее. Есть сведения, что примерно 11 050 лет назад жители Абу-Хурейры уже пытались сеять дикую рожь, но все равно больше надеялись на охотничью добычу (A. Moore, D. J. Kennett, 2012. Cosmic impact, the Younger Dryas, Abu Hureyra, and the Inception of agriculture in Western Asia).

Позднее, в IX–VI тысячелетиях до нашей эры, в период раннего неолита, население поселка составляло уже несколько тысяч человек, здесь возводили дома из сырцового кирпича, выращивали одомашненные сорта ржи, пшеницы и ячменя, а также разводили овец, коз, крупный рогатый скот и свиней. В это время Абу-Хурейра была важным населенным пунктом, находящимся в самом центре региона Плодородного полумесяца, объединяющего Месопотамию и Левант. Этот период так называемого второго поселения связан с ранненеолитической культурой PPNB (культурой докерамического неолита В).

Раскопки в Абу-Хурейре проводились в 1972–1974 годах под руководством Эндрю Мура (Andrew M. T. Moore) из Рочестерского технологического института. Это была своего рода спасательная операция, так как воды Евфрата, перекрытого плотиной Табка, в 1974 году затопили долину, и на месте древнего поселения теперь находится озеро Асад. Огромное количество извлеченных тогда из земли артефактов изучаются до сих пор. Эндрю Мур, почетный профессор и академик, до последнего времени являвшийся президентом Археологического института Америки (Archaeological Institute of America), и сегодня возглавляет проект по изучению наследия Абу-Хурейры.

Но было кое-что помимо исторических артефактов, что привлекло пристальное внимание ученых еще во время раскопок. В тонком слое, относящемся по времени к рубежу позднего дриаса, исследователи обнаружили большое количество сферолитов и каплевидных образований расплавленного стекла, аналогичных тем, которые геологи находили ранее в породах того же возраста в штатах Пенсильвания и Нью-Джерси в США (Y. Wu et al., 2013. Origin and provenance of spherules and magnetic grains at the Younger Dryas boundary).

Сферолиты размером 1–2 мм встречались в элементах жилых построек, среди костей животных и в тонком палеопочвенном слое, в котором они составляли до 1,6 вес. %. Большинство из сферолитов имели шероховатую поверхность и внутреннюю пористость, поэтому после извлечения из осадочных пород плавали на поверхности воды. Подобные стекловидные образования, только значительно более крупные, находили в свое время на месте первого в мире испытания ядерного оружия «Тринити», произошедшего в июле 1945 года в штате Нью-Мексико, где во время взрыва песок плавился и кипел (рис. 1).

Присоединившиеся к археологам геологи во главе с Джеймсом Кеннеттом (James P. Kennett) из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре подробно изучили состав и строение необычных образований. Результаты исследований недавно опубликованы в журнале Scientific Reports.

Джеймс Кеннетт — заслуженный профессор геологии, один из авторов гипотезы ударного воздействия позднего дриаса (Younger Dryas impact hypothesis), впервые сформулированной в 2007 году (R. B. Firestone et al., 2007. Evidence for an extraterrestrial impact 12,900 years ago that contributed to the megafaunal extinctions and the Younger Dryas cooling), участвовал практически во всех исследованиях, посвященных изучению пограничного слоя в основании позднего дриаса, содержащего следы космического воздействия (подробнее см. В Чили нашли аргументы в пользу импактной версии похолодания в позднем дриасе, «Элементы», 26.03.2019)

Ученые обнаружили, что образцы почв из Абу-Хурейры, хранящиеся в коллекции археологов, содержат микросферолиты расплавленного стекла, наноалмазы, частицы каменного угля и образований, похожих на вулканический шлак, а также такие высокотемпературные минералы, как корунд (Al₂O₃, температура плавления 2044°C), муллит (3Al₂O₃·2SiO₂, 1840°C) и зюссит (Fe₃Si, 2300°C). Последний минерал редок на Земле, но распространен в метеоритах.

Все эти минералы не могли образоваться при пожаре в поселении, так как температура огня при пожаре составляет не более 1100–1200°C. Авторы также отмечают, что в данный период нигде в округе не было действующих вулканов, с которыми можно было бы связать возникновение этих высокотемпературных минералов.

Ученые проанализировали состав, форму, структуру и температуру образования сферолитов, их магнитные характеристики и содержание в них воды с помощью микроскопии в отраженном свете, сканирующей электронной микроскопии (SEM) с энергодисперсионной рентгеновской спектроскопией (EDS), рентгеноспектрального микроанализа (электронного микрозонда), анализа отражательной способности и трансмиссионной инфракрасной спектроскопии с Фурье-преобразованием (FTIR) и пришли к выводу о том, что стеклянные сферолиты из Абу-Хурейры — это микротектиты — небольшие кусочки оплавленных пород, образовавшихся при ударно-взрывном воздействии космического тела, аналогичные более крупным тектитам, которые были найдены, например, в большом метеоритном кратере в Аризоне или в пределах Австрало-Азиатского поля тектитов (Australasian strewnfield, подробнее см. Найден источник австралийских тектитов — крупнейший за последний миллион лет метеоритный кратер, «Элементы», 20.01.2020).

Результаты проведенных анализов показали, что для внутреннего строения сферолитов характерны структуры потока, указывающие на то, что материал находился в движении, когда он охлаждался, а также микровключения кристаллов и частично расплавленных минералов — кварца, магнетита, титаномагнетита, хромита, циркона и монацита (рис. 2).

Рис. 2. Микросферолиты расплавленного стекла из Абу-Хурейры. Верхний ряд — микрофотографии, нижний — изображения, полученные с помощью сканирующего электронного микроскопа. На фото с и d желтыми стрелками показаны включения высокотемпературных минералов — хромита и монацита. Изображение из обсуждаемой статьи в Scientific Reports

Все образцы стекла из сферолитов при изучении в поляризованном свете оказались изотропными, что указывает на аморфное состояние, свидетельствующее о высокой скорости затвердевания или конденсации, а частично оплавленные зерна кварца, хромита и магнетита в стекле указывают на то, что застывание происходило при температурах от 1720 до 2200°C.

В геохимическом плане расплавленное стекло похоже на местные осадочные породы, представленные четвертичными песчаными отложениями, под которыми залегают меловые известняки, кремнистые сланцы и мергели. При этом, по сравнению с осадочными породами, сферолиты обогащены «космическими» элементами — хромом, железом, никелем, титаном, платиной и иридием.

Все это — свидетельства ударного воздействия или образования сферолитов в облаке взрыва космического тела. В этом плане они аналогичны другим 700 сферолитам — «шарикам» расплавленного стекла — из граничного слоя позднего дриаса, обозначаемого как YDB (Younger Dryas boundary — граница позднего дриаса), отобранных из 18 мест по всему миру. Общий глобальный объем таких сферолитов ученые оценивают в 10 миллионов тонн (J. H. Wittke et al., 2013. Evidence for deposition of 10 million tonnes of impact spherules across four continents 12,800 y ago). Модели образования подобных «шариков» и доказательство их высокотемпературной природы приведены в работе T. E. Bunch et al., 2012. Very high-temperature impact melt products as evidence for cosmic airbursts and impacts 12,900 years ago.

Отличительной особенностью «шариков» из Абу-Хурейры является наличие во многих из них (40 % изученных сферолитов) следов растительных остатков — выступов и бороздок, соответствующих стеблям и листьям растений, на включениях древесного угля, что указывает на горение биомассы, происходившее одновременно с образованием расплавленного стекла (рис. 3).

Рис. 3. Растительные отпечатки (Р) на поверхности стекла (AG). Верхний ряд — микрофотографии; средний — изображения, полученные с помощью сканирующего электронного микроскопа; нижний — многоэлементные карты химического состава, полученные методом энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии. Изображение из обсуждаемой статьи в Scientific Reports

Известно, что для захвата органики расплавленным стеклом нужны температуры не ниже 1500°C, так как при более низких температурах произойдет карбонизация с разрушением структуры (P. H. Schultz et al., 2014. Preserved flora and organics in impact melt breccias). Авторы объясняют наблюдаемую морфологию растительных остатков в статье следующим образом: «находящееся в воздухе расплавленное стекло, обогащенное Са, ударилось о землю и сплавилось с местным растительным материалом, а затем охладилось, чтобы сохранить отпечатки растений».

Внешняя часть стеклянных сферолитов сложена аморфным кремнеземом (лешательеритом), для которого характерна так называемая муаровая структура, возникающая при конденсации минерала непосредственно из газовой фазы (рис. 4).

Рис. 4. Снимки лешательерита, полученные с помощью сканирующего электронного микроскопа. Желтыми стрелками показаны структуры потока. На увеличенном фрагменте d видно, как лешательерит обтекает ранее сформировавшееся зерно кремнезема. Изображение из обсуждаемой статьи в Scientific Reports

Авторы делают выводы, что стеклянные «шарики» возникли в результате почти мгновенного плавления и испарения местных биомассы, почв и осадочных отложений. Характеристики образовавшегося при этом аморфного стекла — низкое содержание воды (при наземных пожарах оно выше), включения высокотемпературных минералов, низкий остаточный магнетизм (у фульгуритов, образующихся при ударе молнии, высокая намагниченность) и присутствие минералов с низкой летучестью кислорода — говорят о том, что оно могло образоваться одним единственным образом — при внезапном высокотемпературном космическом воздействии. По сути, это процесс, аналогичный образованию тектитов.

Таким образом, можно говорить о том, что Абу-Хурейра — это первое место, где документально зафиксировано прямое воздействие взрыва «кометы позднего дриаса» на человеческое поселение. По мнению авторов, этот взрыв был связан с фрагментом той самой кометы, которая привела к внезапному охлаждению климата Земли и началу завершающего этапа последнего оледенения.

Через некоторое время жизнь в Абу-Хурейре восстановилась, но окружающий ландшафт после катастрофы сильно изменился — теплая плодородная равнина вследствие резкого похолодания превратилась в сухую холодную степь. Это заставило жителей коренным образом изменить свой образ жизни и привычки — перейти от охоты и собирательства к земледелию и сезонной заготовке кормов для скота. Археологи и антропологи считают эту область местом зарождения сельского хозяйства, которое, как выясняется, произошло во многом благодаря комете, упавшей на Землю 12 800 лет назад.

Источник: Andrew M. T. Moore, James P. Kennett, William M. Napier, Ted E. Bunch, James C. Weaver, Malcolm LeCompte, A. Victor Adedeji, Paul Hackley, Gunther Kletetschka, Robert E. Hermes, James H. Wittke, Joshua J. Razink, Michael W. Gaultois, Allen West. Evidence of Cosmic Impact at Abu Hureyra, Syria at the Younger Dryas Onset (~12.8 ka): High-temperature melting at >2200°C // Scientific Reports. 2020. DOI: 10.1038/s41598-020-60867-w.

Владислав Стрекопытов