Радиационная прелюдия к появлению человека

Каждые 405 тысяч лет орбита Земли немного удлиняется примерно на 1% из-за гравитационного влияния Юпитера и Венеры, что изменяет климат планеты и влияет на развитие жизни на ней, в том числе приводит к массовым вымираниям. К такому выводу пришли ученые под руководством Денниса Кента (Dennis Kent) из Ратгерского университета. Сейчас орбита Земли слегка вытянута и находится на расстоянии почти 150 млн километров от Солнца. Ближайшая и самая дальняя от светила точки (перигелий и афелий) удалены друг от друга на пять млн км. Вследствие этого в южном полушарии отмечаются более холодные зимы и более жаркие летние месяцы, чем в северном. В прошлом, по мнению экспертов, орбита могла быть более вытянутой. Климат на Земле был более экстремальным, а колебания провоцировали вымирание видов и перестройку экосистем.
Цикл в 405 тысяч лет был предсказан на основе расчетов движения планет, однако результаты теоретического моделирования были достоверными только для последних 50 миллионов лет (кайнозойская эра). Изучение извлеченных кернов земных пород дало возможность обнаружить целый пласт отложений вулканического пепла и магматических пород, где сохранились следы сдвигов магнитной оси планеты. Специалисты пришли к выводу, что во времена, когда орбита планеты максимально вытягивалась, на территории будущей Северной Америки заметно повышался уровень осадков. Когда орбита становилась круглой, климат становился засушливее. Это могло оказывать существенное влияние на развитие жизни. Полученные результаты и теоретические расчеты позволили более точно датировать происходящие на Земле события, в том числе триасово-юрское вымирание (202 млн лет назад), когда исчезло большое количество видов животных, освободив экологические ниши динозаврам [Earth's orbital changes have influenced climate, life forms for at least 215 million years: Gravity of Jupiter and Venus elongates Earth's orbit every 405,000 years, Rutgers-led study confirms // EurekAlert! : The Global Source for Science News. – 2018. – 7 May. ––  Согласно с теорией югославского геофизика М. Миланковича, периодически меняются: положение земной орбиты (долгопериодические колебания эксцентриситета орбиты Земли) – через каждые 93 тыс. лет, долгопериодические (так называемые вековые) колебания угла наклона земной оси к плоскости её орбиты – каждые 41 тыс. лет (причиной считалось влияние других планет), а нахождение самой ближайшей точки земной орбиты к Солнцу (перигелий) – через 10 и 26 тыс. лет [Ясаманов Н.А. Популярная палеография. – М. : Недра, 1985. – С.185].
Как установлено астрономами, существует определенное круговое движение самой земной оси между ; Малой Медведицы (Полярной Звезды) и ; Лиры (Вега) и время полного круга приблизительно составляет 26 тыс. лет. (встречаются данные 25 765, 25 800, 25 900 лет). Через 13 тыс. лет ось Земли будет проходить через звезду Вега [Нарликар Дж.В. Гравитация без формул / Перев. с англ. Предисл. И.Ю. Кобзарева. – М. : Мир, 1985. – С.10]. Данная эволюция происходит за счет гравитационного воздействия Солнца, которое стремится довернуть планетарную ось в параллель оси вращения звезды. Ось Солнца почти перпендикулярна эклиптике Земли (плоскость обращения планеты вокруг Солнца), а Земля к своей эклиптике порядочно наклонена. Вот планетарная ось и «виляет» [Взгляд за грань: Смещения литосферы // Соответственно, с увеличением, наклоном эклиптики и эксцентриситета земной орбиты изменяется влияние солнечного света и солнечной радиации на планету на протяжении больших промежутков времени [Маслов М.П. Историческая геология с элементами палеонтологии. – М. : Просвещение, 1988. – С.171]. Так, сотрудники Массачусетского технологического института проанализировали пыль, осевшую у побережья Западной Африки за последние 240 тысяч лет, и обнаружили, что Сахара и Северная Африка в целом меняет влажный климат на сухой каждые 20 тысяч лет. По их словам, этот климатический маятник зависит от изменения оси Земли, когда планета вращается вокруг Солнца, что, в свою очередь, влияет на распределение солнечного света между сезонами – каждые 20 тысяч лет Земля переходит от большего количества солнечного света летом к меньшему. В Северной Африке большое количество солнечного излучения увеличивает муссонную активность региона, благодаря чему климат Сахары становится более влажным, а сама пустыня зеленеет. Когда же количество поступающего солнечного света уменьшается, муссонная активность ослабевает, что приводит к засушливому и суровому климату, который мы наблюдаем сейчас. «… Результаты свидетельствуют о том, – рассказывает один из авторов исследования Дэвид МакГи (David McGee). – что история климата Северной Африки может исчисляться 20 000-летними периодами, за которые Сахара становилась и зеленой, и засушливой. Мы считаем, что этот временной промежуток интересен для изучения и позволит лучше узнать историю пустыни, те времена, когда здесь были комфортные условия для расселения людей» [Skonieczny C., McGee D., G. Winckler and etc. Monsoon-driven Saharan dust variability over the past 240,000 years // Science Advances. – 2019. – 2.01. – DOI: 10.1126/sciadv.aav1887. – http://advances.sciencemag.org/content/5/1/eaav1887 ; Мазалевский Дм. Исследователи выяснили, что Сахара кардинально меняет свой климат каждые 20 тысяч лет // Naked Science. – 2019. – 4.01. – Кроме того, когда Солнце полностью меняет полярность своего электромагнитного поля примерно через 22 года («закон Хейла»), тогда ослабевает защитный экран солнечного электромагнитного поля и космические излучения доходят до всех планет Солнечной системы. Последняя переполюсовка произошла совсем недавно – в марте 2001 г.
По мнению специалистов из Центра прогнозов геофизической обстановки Института земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн АН РФ (ИЗМИРАН) в подмосковном Троицке, вспышки на Солнце вызывают колебания магнитного поля Земли, которые из-за низкой частоты способны проникать повсюду и оказывать воздействие на физические и биологические системы. Научно доказал воздействие Солнца на земные дела А.Л. Чижевский в своей книге «Земное эхо солнечных бурь»: «… Течение всемирно-исторического процесса составляется из непрерывного ряда циклов, занимающих промежуток времени, равный в среднем арифметическим 11 годам, и синхроничных в степени своей активности периодической пятнообразовательной деятельности Солнца». Затем перечисляются «историко-психологические особенности» каждого цикла. Следовательно, «исторические и общественные явления ... подчиняются физическим закономерностям», что поднимает историю «до степени точных дисциплин» (Цит. за: [Туров В.А. Катастрофы будущего // http://samlib.ru/t/turow_w_a/kataklizmy-1.shtml]).  Правда,  этот период солнечной активности выдерживается неточно и в XX в. был ближе к 10 годам, а за последние 300 лет варьировался примерно от 7 до 17 лет. Существуют также вариации солнечной активности большей длительности. Так, во второй половине XVII в. солнечная активность и, в частности, её одиннадцатилетний цикл были сильно ослаблены («минимум Маундера»). В эту же эпоху в Европе отмечалось снижение среднегодовых температур (т. н. Малый ледниковый период), что и вызвано воздействием солнечной активности на климат Земли. Существует также точка зрения, что глобальное потепление до некоторой степени вызвано повышением глобального уровня солнечной активности во второй половине XX в. Тем не менее, механизмы такого воздействия пока ещё недостаточно ясны.
Также Земля получает радиационное облучение из космоса, особенно вследствии взрыва «сверхновых» звезд, рожденных в глубинах Вселенной: выбрасываются потоки заряженных частиц, гибельных для всего живого, причем некоторые из них движутся со скоростью, которая сравнима со скоростью света.
В частности, известно, что в Галактике наше Солнце вместе с системой планет находится в т.н. зоне коротации – во внутреннем крае рукава Ориона нашей Галактики и между спиральными рукавами Персея и Стрельца, благодаря чему влияние скоплений звезд этих рукавов значительно меньше и поэтому возможно возникновение жизни на Земле и достижения её уровня технологической цивилизации. Но, все же, Солнечная система, зародившаяся в рукаве Стрельца, медленно движется по направлению к рукаву Персея, где наша цивилизация может погибнуть под влиянием облучения от вспыхивающих здесь сверхновых [Марочник Л.С., Мухин Л.М. Галактический «пояс жизнь»  // Прошлое и будущее Вселенной / Сост. Н.Д. Морозова : отв.ред. А.М. Серепащук. – М. : наука. 1986. – С.156-157].
Например, учёные из университетов Канзаса (США) Эдриан Мелотт (Adrian Melott) и Брайан Томас (Brian Thomas) пишут в статье в «The Journal of Geology» 7-8 млн. лет назад  Земля в то далекое время испытала воздействие одного или нескольких сверхновых, пик которого пришелся примерно на 2,6 миллиона лет назад. Выброшенные взрывом потоки космических частиц и излучения могли проникать далеко в атмосферу Земли, вызывая ее ионизацию (ученые подсчитали, что сверхновая, вспыхнувшая на расстоянии 164 световых лет, может привести к 50-кратному скачку содержания ионов в воздухе). Этот процесс должен был привести к увеличению и числа оторванных от атомов свободных электронов, что, в свою очередь, ведет к накоплению зарядов и их сбросу – в виде молний. Именно такая цепочка событий могла привести к распространению лесных пожаров, которые  сократили площадь лесов, так что нашим далеким предкам пришлось «слезть с деревьев», выпрямиться и начать осваиваться в новой экосистеме саванны. Т.е. вспышки сверхновых звезд привели в итоге к появлению бипедальных приматов – предков современных людей [Melott, Adrian L.,  Thomas, Brian C. From Cosmic Explosions to Terrestrial Fires? // The Journal of Geology. – 2019. – May 29. – Но кроме вспышек сверхновых влияние на Землю оказывает и непосредственно излучение из центра Галактики. В 1958 г. на первом заседании Президиума Сибирского Отделения РАН академик Амбарцумян докладывал о том, что пространство, в котором движется Солнечная система, энергетически и вещественно неоднородно, и что по траектории движения этой системы сосредоточены огромные скопления вещества. Эти скопления вещества Солнечная система начала пересекать с середины 1950-х гг. и пересекает поныне. Поскольку межпланетное пространство не является «совершенно пустым», движущаяся Солнечная система создает перед собой ударную волну. Фоновая толщина этой ударной волны до середины 1960-х гг. равнялась 3-4 астрономическим единицам (1 а. е. равна среднему расстоянию от Земли до Солнца, или 150 млн. км). С середины 1970-х гг. американские научные космические зонды серии «Пионер», «Вояджер» и «Маринер», и советские зонды Венеры и Марса начали передавать на Землю колоссальную по объему и абсолютно новую по содержанию информацию. Данные, полученные с зондов, показали, что в 1970-х гг. толщина ударной волны начала стремительно возрастать, и к середине 1980-х гг. достигла уже 43-х астрономических единиц. А это значит, что по пути пролета и взаимодействия сферы Солнечной системы с межзвездной средой образовалось сгущение вещества и энергии. В плазме ударной волны резко возросла интенсивность электромагнитных взаимодействий заряженных частиц, и потоки ионизированной плазмы (галактический ветер) начали интенсивно поступать в Солнечную систему. Вывод ученых однозначен: в конце ХХ в. Солнечная система вошла в невероятно мощный поток энергии, идущий из центра нашей Галактики.
На Землю также влияет Луна, которая «ганяет» не только океанические массивы вод, но и приливные волны в жидкой магме, в которой, как и в земном железноникелевом ядре, продолжаются реакции ядерного распада, в следствии чего молодые вулканические породы значительно радиоактивны. Например, «… в Бразилии, километров в двухстах от Сан-Паулу, есть небольшая возвышенность. По каким-то причинам она оказалась необитаемой. Уровень радиации здесь превышает средний в 800 раз. Чуть меньший уровень зарегистрирован в 600 километрах к востоку от возвышенности на курортном пляже городка Гуарапари. Есть подобная аномалия и в прибрежной полосе на юго-западе Индии. Песчаные пляжи там богаты торием. В Иране, вблизи городка Рамсер бьют ключи, насыщенные радием. Уровень радиации в этом месте превышает средний почти в 1300 раз … Но главным из естественных источников радиации, и это лишь недавно поняли ученые, является невидимый, не имеющий вкуса и запаха тяжелый газ радон, в 7,5 раза тяжелее воздуха … Радон высвобождается из земной коры повсюду, но его концентрация в наружном воздухе существенно различается для разных точек земного шара … В некоторых районах Франции, Нигерии, на Мадагаскаре излучения радона, которым подвергается население, значительно превышают максимальные дозы, допустимые для работников атомных электростанций. Радон вездесущ. Под землей он проникает в природный газ» [Владимиров И. Радиация и космос // Планета всего. – http://www.planetavsego.ru/news/html/387.html].
Особенно значимое влияние радиации космоса на Землю происходит в периоды т.н. инверсий (изменений) магнитных полюсов, когда исчезало магнитное поле планеты, призванное вместе с земной атмосферой (по эффективности действия этот природный антирадиационный экран можно сравнить со слоем воды толщиной 10 метров), сдерживать проникновение космической радиации. Как выяснили специалисты, магнитное поле Земли, которое  активно способствовало зарождению биологической жизни на нашей планете, защищая ее от губительного «солнечного ветра» – потока ионизированных частиц из солнечной короны, возникло по крайней мере 4,2 млрд лет назад. Прежде считалось, что оно появилось 3,5 млрд лет назад, примерно через 1 млрд лет после формирования планеты. По словам геофизика из Рочестерского университета (штат Нью-Йорк) Джона Тардуно, об этом свидетельствуют результаты изучения вкраплений минерала магнетита в кристаллах другого минерала – циркона, которые «хранят в своей памяти» данные о магнитном поле уже в течение миллиардов лет. Они были взяты для исследования в районе Джек-Хиллс на западе Австралии, где сохранились старейшие горные породы на поверхности Земли. «… 4 млрд лет назад солнечный ветер был гораздо сильнее, а его разрушительные способности были в 10 раз больше, чем сейчас, – подчеркнул Д. Тердуно. – Без магнитного щита атмосфера Земли не сохранилась бы, и вода на ее поверхности исчезла бы». Считается, что Марс, обладающий крайне слабым магнитным полем, лишился запасов воды как раз из-за воздействия солнечного ветра. Ученые предполагают, что по этой же причине влагу в своей атмосфере потеряла Венера [Ученые в США выяснили, что магнитное поле Земли на 700 млн лет старше, чем считалось // http://news.rambler.ru/30898677/]. Например, как говорит геофизик П. Олсон из университета Джона Хопкинса, образцы уже изученных наземных пород показали, что магнитное поле Земли по неизвестным причинам менялось за последние 76 миллионов лет ни много ни мало 171 раз. Соответственно этому каждую смену магнитных полюсов Земли отмечали последовательные магнитные пояса на морском дне. И промежуток между такими событиями в среднем составляет 250 тысяч лет, но это в среднем. Иной раз проходили и миллионы лет. В последний раз это было 750 тысяч лет назад, – значит, прошло в три раза больше времени, чем это бывает в среднем.
Но К. Оскоцкая, ссылаясь на австралийских геологов М. Барбетти и М. Макэлхинни, пишет, что 28 000 лет до н.э. магнитные полюса Земли поменялись местами почти на 4 000 лет. В 2016 г. было объявлено, что американские ученые определили периодичность геомагнитной инверсии (смены магнитных полюсов) Земли. И что это позволяет спрогнозировать сроки наступления этого события в будущем.  Как показали ученые, геомагнитная инверсия происходит примерно каждые 26 миллионов лет. Последний раз такое событие случилось около 700 тысяч лет назад. Следовательно, наступление инверсии возможно через примерно 25 миллионов лет. В своем исследовании авторы провели обработку палеомагнитных и геохронологических данных за последние 375 миллионов лет. Для этого ученые использовали анализ Фурье – представление функций в виде суммы гармонических колебаний, происходящих с разными частотами [Melott Adrian L.,  Pivarunas Anthony,  Meert Joseph G.,  Lieberman Bruce S.  Does the Planetary Dynamo Go Cycling On? Re-examining the Evidence for Cycles in Magnetic Reversal Rate. – 2016. – 26.08 // http://arxiv.org/abs/1608.07303].
Но ряд ученых полагают, что геомагнитная инверсия носит случайный, а не периодический, характер, что ещё более усугубляет положение.
Собственно во время геомагнитной инверсии космическая корпускулярная радиация беспрепятственно достигает Земли и губительно действует на генетический аппарат живых организмов, что ведет к их вырождению. Падение интенсивности магнитного поля в период инверсии продолжается около 5 тыс. лет. В одной из своих книг известный популяризатор достижений астрономии Ф. Зигель писал, что во время переполюсовки  и временного ослабления (сохранялось лишь на 10%) и даже исчезновения (перед очередной инверсией) того магнитного экрана, роль которого выполняет магнитное поле Земли, происходят и резкие изменения в эволюции биосферы. Исчезают одни виды животных, уступая другим. «… на первобытной Земле, весьма вероятно, возникали отдельные «горячие» точки, где благодаря скоплению радиоактивных веществ создавались условия для радиационных синтезов …  За 2-2,5 миллиарда лет абиогенного существования Земля могла на тысячелетия погружаться в радиоактивное поле вспыхивающих сверхновых звезд, что должно было резко повышать радиоактивный фон на ее поверхности и в еще большей степени способствовать ходу первичных синтезов…. вспышки сверхновых звезд «вблизи» солнечной системы … происходят примерно раз в 700 миллионов лет. Значит, за время существования жизни на Земле (2-2,5 миллиарда лет) наша планета несколько раз погружалась в радиоактивную туманность такой звезды. Радиоактивный фон на поверхности Земли резко возрастал. Это, несомненно, вело к массовому вымиранию радиочувствительных форм жизни на нашей планете… С другой стороны, повышение радиоактивного фона должно было привести к усиленному мутагенезу, образованию новых форм жизни. Земля выходила из радиоактивности, радиоактивные ядра первоначальных пород распадались, радиоактивный фон снижался и … последние миллионы лет держался примерно на том уровне, который дошел до наших ней…» [Кузин А.М. Когда миры соприкасаются. – М. : Мол. гвардия, 1974. – С. 24, 26, 27].
Как указывает Г.Н. Матюшин, директор Института человека, ведущий научный сотрудник Института археологии РАН, расчёты специалистов демонстрируют, что уровень прироста ионизирующей радиации в период геомагнитных инверсий составляет около 60%, т.е., если даже исходить из современного общепланетарного факта радиации, то в каждую инверсию частота мутаций в зародышевых клетках гоминид могла подваиватся. При увеличении местной радиации (и, соответственно, крупных мутациях) это должно было дать значительный результат. Сопоставив данные о появлениях ископаемых видов людей с временем инверсий геомагнитного поля (произошедшая 690 тыс. лет назад геомагнитная инверсия и давшая начало современной геомагнитной эпохе – «эпоха Брюнес»; около 110 тыс. лет назад произошла кратковременная смена геомагнитных полюсов – «эпизод Блейк»), Г.Н. Матюшин пришел к выводу, что именно беспрепятственно проникающая космическая радиация из-за действия фактора геомагнитной инверсии в соединении с чрезвычайно повышенным радиационным фоном ландшафта Юго-Восточной Африки, известной как «урановый котёл», активизировала повышенную частоту мутации человека и изменения его физического строения. Повышение уровня радиации прослеживается именно около 40-45 тысяч лет тому назад, т.е. во время вымирания неандертальцев и появления человека современного вида [Матюшин Г.Н. У истоков человечества. – М.: Мысль, 1982. – С.115-118].
Например, опыты на мышах, подвергаемых воздействию космической радиации, учёные ставили уже давно, но только сейчас получили очень странные результаты. И дело оказалось в том, что раньше для опытов использовали молодых мышей – аналогов человеческих подростков. Но теперь руководитель нового исследования Амелия Эйш, профессор из Юго-Западного Медицинского Центра в Далласе, взяла в качестве контрольной группы взрослых мышей, ведь, как она объяснила, НАСА не планирует посылать на Марс подростков, так почему мы изучаем молодых мышей? Взрослых особей подвергли радиоактивному излучению, созданному при помощи ускорителя частиц в Брукхейвенской национальной лаборатории, и с помощью тестов проверили, как облучение сказалось на их памяти и способностях к обучению. Ученые получили очень неожиданные результаты. Пока они еще ожидают проверки, но предварительные данные таковы: если молодые мыши после облучения показывали плохие результаты, то взрослые начали гораздо лучше справляться со сложными заданиями, где от них требовалось различать друг от друга две разные окружающие среды. Более того, облученные взрослые мыши справились с этим заданием гораздо быстрее своих необлученных собратьев. Но это, конечно, не обязательно хорошо. Полученные результаты значат лишь то, что мыши стали лучше выполнять одну конкретную задачу, задействовавшую зону гиппокампа в мозге. Как говорит сама А. Эйш, улучшение могло произойти из-за того, что мозгу пришлось воспользоваться другой системой, которая поддерживает решение подобных задач. Или, возможно, дело в измененной схеме нейронов и плазматических астроцитов. Как заметила ученая, навыки мышей в дифференцировании объектов улучшились, но не стало ли у них теперь все плохо с обобщениями? Иными словами, требуются дальнейшие исследования, так как однозначно трактовать полученные результаты пока затруднительно, а потенциальные побочные эффекты космических путешествий требуют значительного изучения [Campbell-Dollaghan Ke. The Surprising Effect That Space Radiation Had on Mouse Brains Возможно, что одним из условий всеобщих катаклизмов, приведших как к возникновению жизни на Земле, так и к появлению человека разумного, было совпадение по времени изменений магнитного поля Земли и Солнца, а также влияние вспышек сверхновых, что приводило к генным мутациям, а также к другим резким изменениям как физического, так и биологического мира Земли.