Každý ví, že úder asteroidu zničil dinosaury, že? Mnoho důkazů ukazuje, že dopad Chicxulubu měl pro dinosaury hrozné následky. Ale obrázek je trochu složitější. K vyhynutí mohla přispět extrémní sopečná činnost.
Na konci křídového období, asi před 66 miliony let, dinosauři vyhynuli. A nejen dinosauři; asi 75 % všech rostlin a živočichů vyhynulo. Ptačí dinosauři přežili.
Ve stejnou dobu na pozemský poloostrov Yucatan v dnešním Mexiku narazil masivní asteroid nebo kometa. Volal Chicxulub impakt, zakalil atmosféru vodní párou a zvláště dlouhotrvajícím prachem v důsledku struktury a typu horniny v místě dopadu.
Bylo snadné dojít k závěru, že Chicxulub způsobil vyhynutí. Kromě samotného místa dopadu existuje spousta důkazů.
Za prvé, samotné vymírání se nazývá Křída-paleogenní zánik (zánik K-Pg), protože znamenal konec křídové éry a začátek období paleogénu. (Nazývá se také křídově-třetihorní vymírání (K-T vymírání).
Tabulka geologické časové stupnice. Všimněte si hromadného vymírání před 66 miliony let, které znamená konec křídy a začátek paleogénu. Kredit obrázku:
Soupis geologických zdrojů NPS, 2018
Geologický záznam obsahuje vrstvu sedimentu z doby před 66 miliony let nazvanou Hranice K-Pg . Hranice K-Pg je přítomna v mořských i pozemských horninách po celém světě. Obsahuje spoustu kovového iridia, které je na Zemi vzácné, ale hojné na asteroidech. Závěr je takový, že dopad Chicxulubu rozšířil iridium do atmosféry globálně a je nyní uchováno v geologii Země, jakousi kouřící pistolí pro případ dopadu.
Ale přibývá důkazů, že sopečné erupce přispěly k hromadnému vymírání před 66 miliony let, a že důkazy pocházejí ze skalního útvaru zvaného Deccan Traps. Nová studie posiluje spojení mezi vymíráním K-Pg a sopečnou činností, která způsobila Deccan pasti.
The Deccan pasti je oblast v Indii známá jako velká magmatická provincie. Je to jeden z největších sopečných útvarů na Zemi. Pasti jsou vícenásobné vrstvy čedičové lávy a všechny dohromady jsou více než 2 km (1,2 míle) tlusté. Deccanské pasti pokrývají oblast 500 000 km. sq. (200 000 mil. čtverečních), ačkoli najednou pokrývaly až 1,5 milionu čtverečních km. (600 000 mil čtverečních) Objem lávy je 1 milion kubických km (200 000 kubických mil.)
Název pasti pochází ze švédského slova „trappa“, což znamená schody. Odkazuje na stupňovitou strukturu v krajině regionu.
Mapa geologických provincií světa. Fialová oblast v Indii je Deccan Traps. Obrazový kredit: USGS – https://earthquake.usgs.gov/data/crust/maps.php, Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=306268
Tyto pasti však obsahují více než rock. Množství sopečné aktivity potřebné k vytvoření Deccanských pastí by zamořilo atmosféru jedovatými plyny. Nyní dva geovědci z Princetonské univerzity nakreslili silnější spojení mezi Deccan Traps a K-Pg Extinction s první časovou osou s vysokým rozlišením pro erupce, které vytvořily indické Deccan Traps. Jejich výzkum se objeví v únorovém čísle Science.
Ti dva vědci jsou Blair Schoene a Gerta Keller, oba z Princetonské univerzity. Vedli mezinárodní tým pro tuto studii, která se pokusila datovat různé vrstvy Deccanských pastí přesněji než kdykoli předtím.
'Každý slyšel, že dinosauři zemřeli po dopadu asteroidu na Zemi,' řekl Schoene, docent geověd. „Mnoho lidí si neuvědomuje, že za posledních 500 milionů let došlo k mnoha dalším masovým vymírání a mnoho z nich se shoduje s velkými sopečnými výlevy“ z masivních sopek známých jako záplavové čediče nebo velké magmatické provincie.
Není to poprvé, co byly pasti zapleteny do vyhynutí K-Pg. Ale přesnost v této nové studii posouvá pointu domů.
Snaha o datování geologických útvarů je tzv geochronologie . Geochronologie používá přirozené vlastnosti samotných hornin, aby zjistila jejich stáří, obvykle se při tom spoléhá na poměry izotopů a radioaktivní rozpad.
Nejznámější geochronologická technika, obvykle tzv uhlíkové datování , používá rychlost rozpadu radioaktivního uhlíku-14 k nalezení fosilních stáří. Ale uhlíkové datování funguje pouze pro živou tkáň, která je stará několik tisíc let, takže je užitečná pro archeologii, ale ne pro 66 milionů let starý čedič.
Uhlík 14, radioaktivní izotop v srdci uhlíkového datování. Obrazový kredit: serc.carleton.edu
Pro horniny z doby kolem masového vymírání mají geovědci několik možností přirozeně radioaktivních materiálů. Uran-olovo geochronologie poskytuje velmi přesné stáří, ale minerály obsahující uran se zřídka vyskytují v čediči, hornině, která tvoří masivní lávové proudy v Deccan Traps. Zirkon obsahující uran je další metodou datování starověké horniny, ale častěji se vyskytuje ve výbušných erupcích sopek typu Mount St. Helens, které mají chemické složení bohatší na oxid křemičitý.
S ohledem na tato omezení datování byl tým vědců při předpovídání úspěchu opatrný. Nikdy nepředpokládali, že jejich první cesta do Deccanských pastí přinese výsledky jako oni.
„Nemyslím si, že by někdo z nás očekával, že naše první cesta do Deccan Traps povede k typu datové sady, kterou jsme byli schopni vytvořit,“ řekl Mike Eddy z třídy 2011, nyní postdoktorandský výzkumný pracovník v geovědách. a spoluautor naVědapapír.
Ale měli štěstí.
Západní Gháty v Deccan Traps, Indie. Obrázek: Nicholas (Nichalp) – vlastní práce, upraveno ve Photoshopu, CC BY-SA 2.5, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=1806702
Během prvních několika dnů v Deccan Traps vědci shromáždili vzorky toho, čemu se říká hrubozrnné čediče. Čedič je nejběžnějším typem vulkanické horniny na Zemi. Hledali vzorky obsahující minerály obsahující uran, protože radioaktivní rozpad uranu je jednou srovnávací metodou geochronologie. Zpočátku žádné nenašli, protože takové skály jsou vzácné ve formacích jako Deccan Traps a běžnější ve vulkanickém popelu.
Ale po několika dnech našli typ hornin bohatých na oxid křemičitý, který hledali.
'Během našeho prvního týdne v Indii jsme mezi dvěma čedičovými proudy našli lože s vysokým obsahem křemičitého popela a naše soukolí se otočilo,' řekl Eddy. Vědci věděli, že vulkanický popel bohatý na oxid křemičitý může snadno obsahovat drobné krystaly zirkonu, které uchovávají radioaktivní uran. 'Skutečný průlom nastal o den nebo dva později, když si Blair uvědomil, že fosilní půdy mohly také shromáždit tento typ popela v malých množstvích,' řekl Eddy.
Tým tedy změnil zaměření. Místo toho hledali usazeniny popela mezi proudy čediče a hledali radioaktivní uran uvnitř zirkonu, obsažený v popelu. Díky uranu je zirkon a tím i vrstvy popela snadno datovatelné. Datováním vrstev popela nad a pod proudem lávy mohli přesněji datovat samotnou lávu a datum erupce.
Šikmý satelitní snímek Deccan Traps od SkySat. Obrazový kredit: Planet Labs, Inc – https://medium.com/planet-stories/earths-wonders-like-you-ve-never-seen-them-before-ac9e2f39aa56, CC BY-SA 4.0, https:/ /commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=68017726
Tým strávil tři polní sezóny v provincii Deccan a poslal vzorky ze 141 míst zpět do laboratoře v Princetonu. 24 vzorků obsahovalo to, co tým potřeboval: krystaly zirkonu s uranem. Analýza vzorků ukázala, že Deccan pasti byly vytvořeny čtyřmi odlišnými erupčními pulsy. A každý z těchto pulzů znamenal zkázu pro dinosaury a pro většinu ostatních forem života na Zemi v té době.
Pokaždé, když sopka vybuchne, změní atmosféru. Obrovské množství síry a oxidu uhličitého je vyvrhováno do atmosféry z jejich dlouhodobé sekvestrace uvnitř hornin. Síra má krátkodobý ochlazující účinek na atmosféru, zatímco oxid uhličitý má dlouhodobý oteplovací účinek. Tyto dvě kombinace mohou vést k divokým výkyvům klimatu.
'To může vést ke klimatickým výkyvům mezi teplými a studenými obdobími, které znesnadňují život na Zemi,' řekl Schoene. Ale aby jasněji věděli, jak by tyto erupce ovlivnily život na Zemi, museli správně načasovat. Masivní množství CO2 bude mít velmi odlišný účinek, pokud bude vstříknut do atmosféry za sto let, než kdyby to trvalo milion let, než bylo vstříknuto.
Ze čtyř erupčních pulzů, které vědci identifikovali, dva z nich proběhly před masovým vymíráním. Druhý z těchto dvou začal jen desítky tisíc let před dopadem Chicxulubu, což je z geologického hlediska téměř ve stejném okamžiku. 'První dva pulsy... odpovídají časovému období, kdy klima kolísalo od studeného přes horké až po opět studené, a mnoho vědců si myslí, že to naznačovalo počáteční narušení klimatu, které mohlo přispět k hromadnému vymírání,' řekl Schoene. 'Naše data ukazují, že možná druhý pulz mohl hrát důležitou roli v samotném vyhynutí, protože k němu došlo těsně před ním.'
'Dekkanský vulkanismus je nejpravděpodobnější příčinou hromadného vymírání dinosaurů,' řekla Gerta Keller. 'Dopad Chicxulubu mohl přispět k jejich zániku, i když načasování a dopady na životní prostředí tohoto dopadu je třeba ještě určit.'
Další nedávné studie publikoval ve stejném čísle Science použil jinou metodu k datování Deccan pastí a přišel s jinými daty. Tato studie dospěla k závěru, že neexistují čtyři odlišné vulkanické pulsy, které Princetonská studie identifikovala, a že více než 90 % objemu Deccan Traps vybuchlo za méně než 1 milion let. Rovněž došlo k závěru, že asi 75 % z toho se stalo po vyhynutí K-Pg a že změna klimatu na konci křídy se shodovala s nejmenšími fázemi erupcí v Deccanských pastích. Pokud ano, vulkanismus Deccan Trap nemohl způsobit vyhynutí.
Jiní vědci, kteří si uvědomují povahu debaty mezi dopadem a sopkou, které je tato studie součástí, jsou ve svých závěrech obezřetnější.
Sopka, náraz, nebo obojí? Debata o vyhynutí nekončí. Obrazový kredit: Volcano vlevo: Taro Taylor upravil Richard Bartz – původně zveřejněno na Flickru jako End Of Days, CC BY 2.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=6113476 Impact vpravo : Od Dona Davise (práce zadaná NASA) – oficiální stránky Donalda Davise., Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=1684404
'Obecně si myslím, že tento článek je významný a zajímavý,' řekl Pincelli Hull, odborný asistent geologie a geofyziky na Yale, který se tohoto výzkumu nepodílel a který argumentoval proti roli sopky v masovém vymírání. 'Ten článek představuje obrovský pokrok v načasování erupcí [Deccan Traps], ale jak to souvisí s načasováním odplynění, je stále hlavní otázkou, kterou je třeba vyřešit, abychom přesně zjistili, jaké byly relevantní role vulkanismu a dopadu.'
Málokdy se stane, že jedna studie z dlouhé řady studií uvrhne do postele vědeckou debatu a tato není jiná. Věda postupuje s tím, jak se vědci zlepšují v měření věcí a v přemýšlení o nich. Toto nebude konec debaty.
Je možné, že k vyhasnutí K-Pg bylo zapotřebí jeden až dva údery. Dinosauři mohli být sraženi nárazem Chicxulubu a na cestě zpět nahoru a poté definitivně sraženi sopkami. Nebo to může být ještě složitější.
NA studie 2016 ukazuje, že druhy dinosaurů již vymřely miliony let před vyhynutím K-Pg a že se nezdálo, že by je nahradily nové druhy. Zároveň se druhy savců stávaly rozmanitějšími a možná se lépe přizpůsobily změnám způsobeným vulkanickou činností a dopadem Chicxulubu. Možná evolučně dinosauři prošli svou dráhou a dopad a sopky byly jen vykřičníkem.
A možná se to nikdy s jistotou nedozvíme.
Prameny:
- Tisková zpráva: Zabily dinosaury sopky? Nové důkazy ukazují na „možná“.
- Výzkumný papír: U-Pb omezení pulzní erupce Dekanských pastí napříč masovým vymíráním na konci křídy
- Výzkumný papír: Erupční tempo dekánského vulkanismu ve vztahu k hranici mezi křídou a paleogénem
- Výzkumný papír: Dinosauři na ústupu desítky milionů let před jejich konečným vyhynutím