Если вы читали еще в феврале, что это могла быть комета, исправьтесь
Примерно 66 миллионов лет назад Земля пережила так называемое пятое великое массовое вымирание. Окаменелости, которых было много в более старых слоях горных пород внедренных в осадочные породы Земли по всему земному шару внезапно исчезли из более молодых слоев. Широкий спектр животных и растений, включая всех нептичьих динозавров, встретил свою гибель почти в один и тот же момент времени. Фактически, примерно 75% всех видов растений и животных на суше и в земных океанах вымерли в одно и то же время.
Что вызвало это внезапное массовое вымирание? Большая подсказка появилась в 1980 году, когда группа под руководством Луиса Альвареса обнаружила между ними тонкий слой глины с огромными концентрациями элемента иридия: редкого на Земле, но часто встречающегося на астероидах (и некоторых типах комет). В 1991 году кратер Чиксулуб был идентифицирован и связан с этим событием. В течение десятилетий ученые спорили о том, был ли ударник астероидом или кометой, и данные в подавляющем большинстве случаев благоприятствовали астероидам. Однако в феврале 2021 года гарвардский астроном Ави Леб вместе со своим учеником Амиром Сираджем опубликовали и продвигали весьма сомнительную статью, в которой они пришли к противоположному выводу. Теперь превосходный анализ полностью опровергает их статью и подробно объясняет, почему астероид, а не комета, почти наверняка был ответственен за уничтожение динозавров.
Есть четыре основных доказательства, которые необходимо учитывать, когда речь идет о массовом вымирании, произошедшем примерно 66 миллионов лет назад.
- Вымирание более 50% морских и наземных видов растений и животных за очень короткий промежуток времени.
- Размер, величина и распределение слоя глины и пепла, обнаруженных по всему миру, включая изобилие различных обнаруженных редких элементов.
- Энергия, которая должна была быть выделена ударником, чтобы вызвать образование кратера Чиксулуб.
- И частота того, как часто астероиды по сравнению с кометами, как ожидается, будут соответствовать этим трем более ранним критериям, чтобы помочь вычислить, какой из них более вероятен, чем другой.
Это вымирание могло быть вызвано сильным столкновением кометы или астероида. Любой из них, если он достаточно большой, был бы способен поднять огромное количество материала, который изменил глобальный климат и привел к упадку и исчезновению многих видов. Поскольку кометы, как правило, рождаются дальше, чем астероиды, они движутся с большей скоростью, когда пересекают орбиту Земли: комете достаточно около 7 километров в диаметре, чтобы столкнуться с Землей с энергией, достаточной для образования кратера Чиксулуб, в то время как астероид должен быть больше ~10 километров в поперечнике.
Основным ограничением внеземного происхождения этого события вымирания, как указывается в новой статье, всегда был состав слоя глины на границе мелового периода (который закончился 66 миллионов лет назад)) и палеоген (начавшийся 66 миллионов лет назад). Этот слой глины содержит редкие элементы и редкие изотопы элементов в больших концентрациях, а также аминокислоты, не используемые в жизненных процессах на Земле: в соответствии с тем, что мы находим в метеоритах, а не в вещах земного происхождения.
А вот и первая большая проблема с идеей кометы. Большинство астероидов, с которыми мы сталкивались на Земле, попадают в одну из четырех групп: хондриты (с небольшими сферическими включениями, состоящими в основном из силикатов), ахондриты (без них), железные метеориты и каменно-железные метеориты. Из них 10-километровый удар от определенного типа хондрита - углистых хондритов, составляющих около 5% всех неповрежденных метеоритов - , принесет около ~ 230 000 тонн иридия, что согласуется с современными оценками от 200 000 до При этом выпало 280 000 тонн иридия.
Столкновение с 7-километровой кометой, судя по исследованным нами кометам, могло доставить не более ~10 000 тонн иридия, так как это лишь около одной трети объема, произведенного состоит из более легких элементов и в основном состоит из льда.
Есть также проблема частоты событий. Вы можете рассчитать частоту событий столкновений с кометами по сравнению с частотой событий столкновений с астероидами, чтобы определить, какое из них было более вероятным. Первоначально в своей статье за февраль 2021 года Сирадж и Леб (правильно) заявили, что Чиксулуб был самым большим столкновением за последние 250 миллионов лет, и что столкновения с астероидами главного пояса должны происходить со средним интервалом около ~ 350 миллионов лет. Основываясь только на этих цифрах, предоставленных Сираджем и Лебом, вероятность ударного события масштаба Чиксулуб за последние 250 миллионов лет превышает 50%. Другими словами, трудно поддержать утверждение о том, что столкновение с астероидом маловероятно.
Однако долгопериодические кометы подходящего (~7 км) размера для образования кратера Чиксулуб, другого основного механизма-кандидата, ударяются о Землю только со средним интервалом около ~3800 миллионов лет, что делает вероятность такого удара за последние 250 млн лет менее ~7%. Более крупные кометы могли пройти близко к Солнцу и разбиться, в результате фрагментировавшись, но они предпочли, не мотивированные никакими доказательствами, предположить, что большие (~ 60 км) кометы разделятся ровно на 630 кусков, что приведет к огромному увеличению коэффициент ~15. Однако при использовании реалистичных моделей и симуляций кометной фрагментации число осколков с большей вероятностью упадет в диапазон от 10 до 30, что приведет к их столкновению с Землей со средним интервалом всего ~2000 миллионов лет.
Статья Сираджа и Леба, опубликованная в феврале 2021 года в журнале Nature Scientific Reports, изобилует ошибками, которые большинство профессионалов в этой области сочли бы недобросовестными. Во-первых, они не упоминают об изобилии иридия в своей статье, просто отмечая, что ударник должен был иметь состав, подобный углеродистому хондриту. Хотя углеродистые хондриты встречаются как среди астероидов, так и среди комет, конкретные подтипы углеродистых хондритов, которые соответствуют наблюдаемым данным по составу пограничного слоя - углистые хондриты CM или CR - , являются исключительными для астероидов и не соответствуют кометам. совсем.
Во-вторых, при вычислении вероятностей астероидов по сравнению с кометами они провели анализ, чтобы вычислить долю астероидов главного пояса, которые могли бы дать совпадение с ударником: разумный подход, но придя к цифре, которая только около ~ 10% астероидов главного пояса, тогда как более полный анализ показывает, что цифра, вероятно, составляет 20% или выше. Однако затем они предположили, что 100% комет могут соответствовать составу углеродистых хондритов слоя, разделяющего мезозойскую и кайнозойскую эры: двойной стандарт, который несправедливо занижает вероятность астероидной природы, в то же время несправедливо завышая вероятность кометного происхождения.
Как отмечается в опровержении, существует ряд важных ошибок, которые грубо искажают основные известные факты о нашей Солнечной системе. Они включают следующие утверждения:
«Сирадж и Леб пришли к выводу, что кометы примерно в 10 раз более вероятны, чем астероиды, потому что они объединили углеродсодержащие хондриты с определенными типами метеоритов и проигнорировали доказательства [иридия]».
«Включая ограничения, согласно которым ударный элемент должен соответствовать типам углеродистых хондритов CM или CR и поставлять [иридий] в глобальный слой глины, вероятность кометы составляет ≈0%».
«Несмотря на важность количества фрагментов [на которые разобьется комета при прохождении вблизи Солнца], Сирадж и Леб не устанавливали его в качестве свободного параметра и не исследовали чувствительность своих результатов. к нему или признать эту большую неопределенность в своих расчетах».
После внимательного изучения профессионалами в данной области совершенно ясно, что статья Сираджа и Леба никогда не должна была пройти рецензирование, поскольку она содержит ряд дисквалифицирующих недостатков, которые можно было бы исправить простым изучить существующую литературу по этому вопросу. Итак, возникает вопрос, как такая газета не только публикуется, но и привлекает огромное внимание средств массовой информации?
К сожалению, это почти шаблонно. Существует стереотип о том, что происходит, когда ученый определенного типа - «обычно физик» - решает проявить интерес к области, смежной с их собственной или даже совершенно за ее пределами. (Это хорошо иллюстрируется комиксом XKCD, показанным выше.)
- Они рассматривают серьезную проблему в другой области,
- придумайте сценарий, альтернативный мейнстриму,
- грубо смоделировать или оценить как основной процесс, так и альтернативный процесс,
- и делают выводы, не обращая внимания на то, что они могли упустить из виду.
Этот тип науки в вакууме часто является прекрасным упражнением в том, как сделать первоначальный удар по проблеме, но это ужасно плохая замена десятилетиям исследований, которые уходят на раскрытие сути. глубокие научные истины, которые можно найти в любой области исследования. Если вам не удастся найти и редакторов, и рецензентов, достаточно знакомых с нюансами этих конкретных подполей, этот черствый и небрежный вид анализа может легко проскользнуть сквозь трещины.
Во многих отношениях настоящая катастрофа заключается в том, насколько несерьезно ученый может совершенно неуважительно относиться к другой области, чтобы полностью и сойти с рук. Когда мы, как ученые, начинаем свое обучение в аспирантуре, мы полагаемся на наших руководителей, коллег и коллег, которые учат нас тому, как проводить исследования ответственно. Это означает, что каждый раз, когда у вас появляется идея, нужно научиться делать следующие шаги.
- Выполните поиск литературы, который покажет вам, какая работа уже была проделана по данной конкретной теме и какие идеи уже рассматривались.
- Проработайте соответствующую литературу, изучая, как учитываются различные факторы и как с ними бороться.
- Узнайте, какие различные вопросы важны для темы, какие из них решены (и почему), а какие остаются спорными (и почему).
- Наконец, когда вы достаточно понимаете используемые методы, сделанные предположения и соответствующие данные и ограничения, от которых нельзя уклониться, только тогда вы готовы сложить свою идею: в контексте всего остального это уже известно.
Так учились вести себя профессионалы почти в любой научной области, как они обучали своих студентов исследованиям, а также как развивались научные области.
Из статьи Сираджа и Леба совершенно ясно, что они лишь поверхностно выполнили первый шаг, сделав в своей работе огромное количество неоправданных допущений. Для сообщества ученых, которые работают над событием вымирания K-Pg и природой импактора Чиксулуб, эта статья - и связанный с ней пресс-релиз Гарварда и подхалимское освещение в других местах - это наиболее заметное публичное событие, которое было в их области. полученный через несколько лет, и речь шла о противоположном исследовании, которое включало только поверхностный, легко опровергаемый анализ.
Недавно было подтверждено, что иридий, присутствующий в геологическом слое 66 миллионов лет назад, соответствует химическому следу астероидной пыли под океанскими водами в самом кратере Чиксулуб. Тип углеродистого хондрита, который в подавляющем большинстве соответствует кометам, известен как хондрит CI, который несовместим с хондритами CM или CR на основе астероидов, которые соответствуют наблюдаемому содержанию аминокислот, хрома-54, ископаемых метеоритов и элементов платиновой группы. пограничный слой глины.
Астероидная природа ударника Чиксулуб не вызывает сомнений, но если вы сами не являетесь профессионалом в этой области или случайно не прочитали эту статью, вы, вероятно, никогда не сделаете для себя такого вывода.
Самое главное, чтобы мы все узнали, какой правильный научный вывод сделать и почему. Столкновение, которое произошло 66 миллионов лет назад, произошло из-за астероида, а не объекта с кометоподобными свойствами. Мы знаем это по многим причинам, в том числе по очень убедительному химическому составу ударника, извлеченного из кратера Чиксулуб и сопоставленного со слоем пепла и глины, обнаруженными во всем мире на соответствующей глубине в осадочной породе. Комета просто имеет неправильные свойства, и более раннее исследование, утверждавшее обратное, было не просто ошибкой, но содержало ряд недопустимо грубых ошибок, которые должны были привести к отклонению статьи.
Большая этическая проблема, однако, остается нерешенной. Что нам делать с учеными, которые настолько зациклены на себе, что намеренно врываются в область, в которой не имеют никакого опыта, и вместо того, чтобы работать над тем, чтобы получить этот опыт и внести значимый вклад, они просто публикуют поверхностный анализ, чтобы способствовать своей славе и карьере?? Такую практику следует пресекать, точно так же, как мы отговариваем тех, кто не имеет научных знаний, от написания чепухи: посредством качественного рецензирования. Альтернативой является игра в безвыигрышную игру: научное понимание посредством дебатов и общественного мнения. В научном предприятии всегда должны быть факты и доказательства, а не убежденные умы.
Starts With A Bang написан Итаном Сигелом, доктором философии, автором книг Beyond The Galaxy и Treknology: The Science of Star Trek от Tricorders до Warp Drive.