Всім відомо, що удар астероїда знищив динозаврів, правда? Багато доказів свідчить, що подія впливу Chicxulub мала страшні наслідки для динозаврів. Але картина трохи складніша за це. Екстремальна вулканічна активність, можливо, сприяла вимиранню.
Наприкінці крейдового періоду, приблизно 66 мільйонів років тому, динозаври вимерли. І не лише динозаврів; близько 75% усіх рослин і тварин зникли. Пташині динозаври вижили.
У той же час, масивний астероїд або комета врізалася на півострів Юкатан Землі, в сучасній Мексиці. Закликаючи ударну подію Chicxulub, він затьмарив атмосферу водяною парою та особливо тривалим пилом, завдяки структурі та типу гірських порід у місці удару.
Неважко зробити висновок, що Chicxulub спричинив вимирання. Є багато доказів поза межами самого сайту впливу.
Перш за все, саме вимирання називається крейдо-палеогеновим вимиранням (K-Pg вимирання), оскільки воно ознаменувало кінець крейдової ери та початок палеогенного періоду. (Його також називають крейдо-третинним вимиранням (K-T вимирання.)
Геологічний запис містить шар осаду від 66 мільйонів років тому, який називали границею K-Pg. Кордон K-Pg присутній як у морських, так і в наземних породах по всьому світу. Він містить багато металевого іридію, який є рідкісним на Землі, але рясний астероїдами. Висновок полягає в тому, що удар Chicxulub поширив іридій в атмосферу в усьому світі, а його тепер збереглася в геології Землі, своєрідна курильна зброя для події удару.
Але є все більше свідчень того, що виверження вулканів сприяли масовому вимиранню 66 мільйонів років тому, і це свідчення походить від гірської породи під назвою Деканські пастки. Нове дослідження зміцнює зв’язок між вимиранням K-Pg та вулканічною активністю, яка спричинила пастки Декан.
Деканські пастки - регіон в Індії, відомий як велика магматична провінція. Це одна з найбільших вулканічних особливостей на Землі. Пастки - це кілька шарів базальтової лави, і всі вони товщі понад 2 км. Пастки Deccan займають площу 500 000 км. кв. (200 000 млн. кв.), хоча свого часу вони охопили цілих 1,5 млн. кв. (600 000 м. Кв.) Об'єм лави становить 1 мільйон кубічних км (200 000 кубічних миль.)
Назва "Пастки" походить від шведського слова "trappa", що означає сходи. Це стосується ступінчастої структури в ландшафті регіону.
Ці пастки більше, ніж рок. Обсяг вулканічної активності, необхідний для створення пасток Декан, забруднив би атмосферу отруйними газами. Зараз двоє геологів з Принстонського університету налагодили міцніший зв’язок між пастками Декан і вимиранням K-Pg з першою шкалою високої роздільної здатності для вивержень, які створили Індійські пастки Декан. Їх дослідження з'являються у випуску 22 лютого Science.
Двоє вчених - Блер Шойн і Герта Келлер, обидва з університету Принстона. Вони очолили міжнародну команду для цього дослідження, яка намагалася дати більш детально, ніж будь-коли раніше, датувати різні шари пасток Декан.
"Всі чули, що динозаври померли від астероїда, який вдарив про Землю", - сказав Шьоне, доцент геологічних наук. "Те, що багато хто не усвідомлює, - це те, що за останні 500 мільйонів років було багато інших масових вимирань, і багато з них збігаються з великими вулканічними виливами" з масивних вулканів, відомих як затоплення базальтів або великих магматичних провінцій.
Це не перший випадок, коли пастки були причетні до вимирання K-Pg. Але точність у цьому новому дослідженні рухає справу додому.
Зусилля на сьогоднішній день геологічних утворень називають геохронологією. Геохронологія використовує притаманні риси самих гірських порід, щоб знайти їх вік, як правило, спираючись на ізотопні коефіцієнти та радіоактивний розпад для цього.
Найвідоміша техніка геохронології, яку зазвичай називають датуванням вуглецю, використовує швидкість розпаду радіоактивного вуглецю-14 для пошуку копалин віків. Але вуглецеве датування працює лише для живих тканин, яким є кілька тисяч років, що робить його корисним для археології, але не для 66-мільйонного базальту.
Для гірських порід приблизно за часів масового вимирання геознавці мають декілька варіантів природних радіоактивних матеріалів. Геохронологія свинцево-свинцевих дає дуже точні віки, але мінерали, що містять уран, рідко трапляються в базальті, гірській породі, яка утворює масивні потоки лави в пастках Декан. Циркон, що містить уран, - це ще один метод датування давньої породи, але він частіше зустрічається при вибухових виверженнях вулканів типу Сент-Хеленс, які мають більшу хімію, багату кремнеземом.
Маючи на увазі ці обмеження щодо побачень, команда вчених з обережністю прогнозувала успіх. Вони ніколи не сподівались, що їхня перша поїздка в Деканські пастки дасть свої результати.
"Я не думаю, що хтось із нас не очікував, що наша перша поїздка в пастки Deccan призведе до типу набору даних, який ми змогли створити", - сказав Майк Едді з класу 2011 року, тепер науковий співробітник докторантури геологічних наук. та співавтором на Наука папір.
Але їм пощастило.
У перші кілька днів у пастці Декан вчені зібрали зразки того, що називають грубозернистими базальтами. Базальт - найпоширеніший тип вулканічних порід на Землі. Вони шукали зразки, що містять мінерали, що містять уран, оскільки радіоактивний розпад урану є одним із орієнтирів методу геохронології. Спочатку їх не знайшлося, оскільки такі скелі є рідкісними утвореннями, як пастки Декан, і частіше зустрічаються у вулканічному попелі.
Але через кілька днів вони знайшли тип багатих кремнеземом порід, які шукали.
"Під час нашого першого тижня в Індії ми знайшли подушку золи з високим вмістом кремнезему між двома базальтовими потоками, і наші передачі повернулися", - сказав Едді. Дослідники знали, що багатий на кремній вулканічний попіл може легко містити крихітні кристали циркону, які зберігають радіоактивний уран. "Справжній прорив стався через день чи два, коли Блер зрозумів, що викопні ґрунти також можуть збирати цей вид золи в невеликих кількостях", - сказав Едді.
Тож команда змінила свою спрямованість. Натомість вони шукали поклади золи між базальтовими потоками, шукаючи радіоактивний уран всередині циркону, що міститься в золі. Уран робить циркон, а отже, шари золи, легкими на сьогоднішній день. Датуючи шари золи над та під потоком лави, вони могли би точніше датувати саму лаву та дату виверження.
Команда провела три польові сезони в провінції Деккан і відправила зразки зі 141 ділянки назад до лабораторії в Принстоні. 24 зразків містили те, що потрібно команді: кристали циркону, що містять уран. Аналіз зразків показав, що пастки Deccan створювались чотирма різними імпульсами виверження. І кожен із цих імпульсів писав приреченість для динозаврів і для більшості інших життєвих форм на той час на Землі.
Щоразу, коли вулкан вивергається, він змінює атмосферу. Величезна кількість сірки та вуглекислого газу потрапляє в атмосферу за рахунок їх тривалого секвестрування всередині гірських порід. Сірка має короткочасний охолоджуючий вплив на атмосферу, тоді як вуглекислий газ має довготривалий зігріваючий ефект. Ці дві комбінації можуть призвести до диких змін клімату.
"Це може призвести до зміни клімату між теплими та холодними періодами, які ускладнюють життя на Землі", - сказав Шоен. Але щоб чіткіше знати, як ці виверження вплинули б на життя на Землі, їм довелося визначити терміни. Масова кількість СО2 матиме зовсім інший ефект, якщо його ввести в атмосферу через сто років, ніж якщо б на введення потрібен мільйон років.
З чотирьох імпульсів виверження, які вчені ідентифікували, два з них відбулися до масових вимирань. Друга з цих двох почалася лише десятки тисяч років до удару Chicxulub, що майже в той самий момент в геологічному плані. "Перші два імпульси ... відповідають періоду часу, коли клімат коливався знову від холодного до гарячого до холодного, і багато вчених вважають, що це вказувало на початкове порушення клімату, що, можливо, сприяло масовому вимиранню", - сказав Шоен. "Наші дані показують, що, можливо, другий імпульс міг зіграти важливу роль у самому вимиранні, оскільки це сталося прямо перед ним".
"Вулканізм Деккан є найбільш ймовірною причиною масового вимирання динозаврів", - сказала Герта Келлер. "Вплив Chicxulub, можливо, сприяв їх зниженню, хоча терміни та наслідки цього впливу на довкілля ще належить визначити".
Ще одне недавнє дослідження, опубліковане в тому ж номері Science, використовувало інший метод, щоб побачити пастки Декан і придумало різні дати. У цьому дослідженні було зроблено висновок, що не було чотирьох чітко виражених вулканічних імпульсів, які було виявлено в дослідженні Прінстона, і що більше 90% обсягу пасток Деккан вибухнуло менше ніж 1 мільйон років. Він також зробив висновок, що приблизно 75% це відбулося після вимирання K-Pg, і що зміна клімату в кінці Крейда співпадала з найменшими фазами вивержень у пастках Декан. Якщо так, вулканізм Deccan Trap не міг спричинити вимирання.
Інші вчені, усвідомлюючи природу впливу проти вулканних дебатів, щодо якого це дослідження є частиною, є більш обережними у своїх висновках.
"Взагалі, я вважаю, що цей документ є вагомим і цікавим", - сказав доцент професора геології та геофізики в Єлі Пінчеллі Халл, який не брав участі в цьому дослідженні і який сперечався проти ролі вулкана в масовому вимиранні. "Документ - це величезний прогрес у встановленні часу вивержень [Деканових пасток], але як це пов'язано з термінами вибуху, все ще залишається головним питанням, яке потрібно вирішити, щоб точно з'ясувати, які саме ролі вулканізму та впливу були".
Рідко одне дослідження в довгому ряді досліджень закладає наукові дискусії, і це не відрізняється. Наука прогресує, коли вчені вдосконалюються як у вимірюванні речей, так і в думці про них. Це не буде кінцем дебатів.
Можливо, для сприйняття K-Pg вимирання знадобився один-два удари. Динозаврів, можливо, було збито ударом Chicxulub і на їхньому шляху назад, а потім назавжди збитими вулканами. Або це може бути навіть складніше за це.
Дослідження 2016 року показує, що види динозаврів вже вимерли мільйони років до вимирання K-Pg, і що нові види не з'явилися замінити їх. У той же час види ссавців ставали все більш різноманітними та, можливо, вигіднішими для адаптації до змін, викликаних вулканічною активністю та впливом Chicxulub. Можливо еволюційно, динозаври провели свій хід, а удар і вулкани були лише знаком оклику.
І, можливо, ми ніколи не дізнаємось точно.
Джерела:
- Прес-реліз: Чи вбили вулкани динозаврів? Нові докази вказують на «можливо.
- Дослідницький документ: обмеження U-Pb щодо імпульсного виверження пасток Декан через масове вимирання кінця крейди
- Дослідницький документ: Виверження темпу вулканізму Декан у відношенні до крейдо-палеогенної межі
- Дослідження: Динозаври в занепаді десятки мільйонів років до остаточного вимирання
