Между 120 и 130 миллионами лет назад, в эпоху динозавров, леса и озера умеренного пояса были местом обитания живой экосистемы на территории нынешнего северо-востока Китая. Разнообразные окаменелости того времени оставались практически нетронутыми до 1980-х годов, когда жители деревень начали находить исключительно хорошо сохранившиеся существа, которые приносили высокую прибыль коллекционерам и музеям.
Это положило начало ископаемой золотой лихорадке. И местные жители, и ученые уже выкопали так много, что их работу можно увидеть из космоса — возможно, самые масштабные палеонтологические раскопки где-либо.
К 1990-м годам стало ясно, что так называемая формация Исянь содержит уникально хорошо сохранившиеся останки динозавров, птиц, млекопитающих, насекомых, лягушек, черепах и других существ.
В отличие от скелетных и часто фрагментарных окаменелостей, найденных в большинстве других мест, многие животные были полностью укомплектованы внутренними органами, перьями, чешуей, мехом и содержимым желудка. Это наводило на мысль о каком-то внезапном, необычном процессе консервации. Среди находок были даже млекопитающее размером с кошку и небольшой динозавр, сцепившиеся в смертельной схватке, остановившиеся посреди действия, когда они умерли.
Появились первые в мире известные нептичьи пернатые динозавры — некоторые настолько нетронутые, что ученые вычислили цвета перьев. Открытия произвели революцию в палеонтологии, прояснив эволюцию пернатых динозавров и доказав без сомнения, что современные птицы произошли от них.
Как эти окаменелости стали такими идеальными? Ведущей гипотезой до сих пор было внезапное захоронение в результате вулканизма возможно, подобно волнам горячего пепла с горы Везувий, которые похоронили многих жителей Помпеи в 79 г. н. э. Отложения Исяня были широко окрещены «китайскими Помпеями».
Новое исследование говорит, что идея Помпеи очень привлекательна — и совершенно неверна. Вместо этого существа сохранились благодаря более обыденным событиям, включая обрушение нор и дождливые периоды, которые создавали осадки, хоронившие мертвых в бескислородных карманах. Более ранние исследования предполагали, что несколько событий типа Помпеи происходили импульсами в течение примерно миллиона лет.
В текущем исследовании используются новейшие сложные технологии, позволяющие датировать окаменелости компактным периодом менее 93 000 лет, когда ничего особенного не происходило.
Исследование было опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
«Это, вероятно, самые важные открытия динозавров за последние 120 лет», — сказал соавтор исследования Пол Олсен, палеонтолог из обсерватории Земли Ламонт-Доэрти при Колумбийской климатической школе. «Но то, что было сказано об их методе сохранения, подчеркивает важную человеческую предвзятость. А именно, приписывать необычные причины, то есть чудеса, обычным событиям, когда мы не понимаем их происхождения. Эти ископаемые — всего лишь моментальный снимок повседневной смерти в нормальных условиях за относительно короткий промежуток времени».
Окаменелости формации Исянь представлены двумя основными разновидностями: неповрежденные, идеально сочлененные трехмерные скелеты из отложений, образовавшихся в основном на суше, и сплющенные, но очень детализированные скелеты, обнаруженные в озерных отложениях, некоторые из которых содержат мягкие ткани.
Чтобы определить возраст ископаемых, ведущий автор исследования Скотт Макленнан из Университета Витватерсранда в Южной Африке проанализировал крошечные зерна минерала циркона, взятые как из окружающих пород, так и из самих ископаемых.
В них он измерил соотношение радиоактивного урана к свинцу, используя новый, чрезвычайно точный метод, называемый химической абразивной изотопной разбавлением термоионизационной масс-спектроскопией, или CA-ID-TIMS. Окаменелости и окружающий материал последовательно датируются 125,8 миллионами лет назад, сосредоточенными вокруг периода менее 93 000 лет, хотя точное число не ясно.
Дальнейшие расчеты показали, что этот временной интервал содержал три периода, контролируемых изменениями в орбите Земли, когда погода была относительно влажной. Это привело к тому, что отложения в озерах и на суше накапливались гораздо быстрее, чем считалось ранее. Многие умершие существа были быстро погребены, а кислород, который обычно подпитывал бы разложение, был изолирован. Эффект изоляции был наиболее быстрым в озерах, что привело к сохранению мягких тканей.
Исследователи исключают вулканизм по нескольким причинам. Некоторые предыдущие исследования предполагали, что существа были заключены в лахары, быстро движущиеся бетоноподобные грязевые потоки, которые стекают с вулканов после извержений. Но лахары чрезвычайно агрессивны, сказал Олсен, и склонны разрывать на части любое живое или мертвое существо, с которым они сталкиваются, так что это объяснение не работает.
Другие говорят, что причиной были пирокластические потоки — быстро движущиеся волны жгучего пепла и ядовитых газов а-ля Везувий. Они поразили жителей Помпей, а затем обернули тела защитными слоями материала, которые сохранили их такими, какими они были в момент смерти. Даже когда останки разложились, в пепле остались пустоты, с которых исследователи сделали реалистичные гипсовые слепки.
Останки характерно скручены в так называемых кулачных позах, с извилистыми изгибами и сильно вытянутыми вверх конечностями, когда кровь кипела, а тела сминались во взрывном жаре. Жертвы современных пожаров демонстрируют похожие позы.
Хотя в формации Исянь на самом деле есть слои вулканического пепла, лавы и интрузии магмы, останки там не соответствуют останкам несчастных помпейцев. Во-первых, перья, мех и все остальное почти наверняка сгорели бы в пирокластическом потоке.
Во-вторых, динозавры и другие животные не находятся в позах для драки; напротив, многие из них уютно обхватывают свои тела руками и хвостами, как будто они спят, возможно, видя сны о динозаврах, когда их настигает смерть.
Доказательства указывают на внезапные обрушения нор, говорят исследователи. Сердцевины породы, окружающие скелетированные окаменелости, обычно состоят из крупных зерен, но зерна непосредственно вокруг и внутри скелетов, как правило, гораздо мельче.
Исследователи интерпретируют это так, что некоторое время вокруг было достаточно кислорода, чтобы бактерии или насекомые могли разложить по крайней мере кожу и органы животных, и по мере того, как это происходило, любые мелкие зерна, имевшиеся в окружающем материале, преимущественно просачивались внутрь и заполняли пустоты; более устойчивые к разложению кости оставались нетронутыми.
Даже сегодня обрушение нор является распространенной причиной смерти таких птиц, как пингвины, сказал Олсен. Застывшая во времени битва млекопитающего и динозавра вполне могла произойти, когда млекопитающее вторглось в нору динозавра, чтобы попытаться съесть его или его детенышей, сказал он.
Что касается того, что вызвало обрушение нор, это лишь предположение, сказал он. Одна мысль: более крупные динозавры (чьи останки здесь не появляются, но которые почти наверняка были где-то поблизости) могли раздавить норы, просто топая вокруг. Исключительно дождливые времена могли способствовать дестабилизации почвы.
Олсен считает, что формация Исянь не уникальна. «Просто больше нет места, где бы велся такой интенсивный сбор в такой среде», — сказал он
Личный Святой Грааль Олсена — это пернатые динозавры, но они чрезвычайно редки даже в самых богатых месторождениях, отметил он. «Чтобы найти одного пернатого динозавра, нужно выкопать, скажем, 100 000 рыб, и никто не копает в масштабах Исяня», — сказал он. Только на востоке Соединенных Штатов несколько мест, которые когда-то имели среду, похожую на Исянь, могли бы дать такие ископаемые, сказал Олсен.
К ним относятся каменоломня на границе Северной Каролины и Вирджинии, где он нашел тысячи прекрасно сохранившихся насекомых; места в Коннектикуте, где небольшие раскопки показали многообещающие результаты; и бывший карьер в Норт-Бергене, штат Нью-Джерси, теперь зажатый между шоссе и торговым центром, который в прошлом давал прекрасно сохранившихся рыб и рептилий. Систематические раскопки таких мест примерно размером с ванную комнату, сказал он.
«Это требует огромных усилий, которые обходятся дорого. А земля в этих районах стоит дорого», — сказал он. «Поэтому никто этим не занимается. По крайней мере, пока».
