Все знают, что удар астероида уничтожил динозавров, верно? Множество доказательств показывает, что событие удара Чиксулуб имело ужасные последствия для динозавров. Но картина немного сложнее, чем это. Чрезвычайная вулканическая активность, возможно, способствовала исчезновению.
В конце мелового периода, около 66 миллионов лет назад, динозавры вымерли. И не только динозавры; около 75% всех растений и животных вымерли. Птичьи динозавры выжили.
В то же время массивный астероид или комета врезались в земной полуостров Юкатан в современной Мексике. Названный событием удара Chicxulub, он затуманил атмосферу водяным паром и особенно длительной пылью из-за структуры и типа породы в месте удара.
Было легко заключить, что Чиксулуб вызвал вымирание. Есть много доказательств за пределами самого сайта воздействия.
Прежде всего, само вымирание называется мелово-палеогеновым вымиранием (вымирание K-Pg), потому что оно ознаменовало конец меловой эры и начало периода палеогена. (Это также называется мелово-третичным вымиранием (K-T вымирание.)
Геологическая запись содержит слой отложений 66 миллионов лет назад, который называется границей K-Pg. Граница K-Pg присутствует как в морских, так и в наземных породах по всему миру. Он содержит много металлического иридия, который редко встречается на Земле, но в изобилии содержится в астероидах. Вывод состоит в том, что воздействие Chicxulub распространило иридий в атмосферу по всему миру, и теперь оно сохранилось в геологии Земли, своего рода дымящийся пистолет для события удара.
Но есть все больше свидетельств того, что извержения вулканов способствовали массовому вымиранию 66 миллионов лет назад, и что данные получены из скального образования под названием Декканские ловушки. Новое исследование усиливает связь между исчезновением K-Pg и вулканической активностью, которая вызвала ловушки Декана.
Декканские ловушки - это регион в Индии, известный как крупная магматическая провинция. Это одна из крупнейших вулканических особенностей на Земле. Ловушки представляют собой несколько слоев базальтовой лавы, и все они имеют толщину более 2 км. Ловушки Декана охватывают территорию в 500 000 км. (200 000 кв. м.), хотя когда-то они покрывали целых 1,5 млн. кв. км. (600 000 кв. М.) Объем лавы составляет 1 млн. Куб. Км (200 000 куб. Миль.)
Название «Ловушки» происходит от шведского слова «траппа», что означает лестница. Это относится к ступенчатой структуре в ландшафте региона.
В этих ловушках есть нечто большее, чем рок. Количество вулканической активности, необходимое для создания Декканских Ловушек, могло бы загрязнить атмосферу ядовитыми газами. Теперь два ученых-геологов из Принстонского университета установили более тесную связь между Декканскими ловушками и K-Pg Extinction с первой шкалой времени с высоким разрешением для извержений, которые создали индийские Декканские ловушки. Их исследование появляется в выпуске Science от 22 февраля.
Двое ученых - Блэр Шоин и Герта Келлер, оба из Принстонского университета. Они возглавили международную команду для этого исследования, которая пыталась датировать различные слои ловушек Декана более точно, чем когда-либо прежде.
«Все слышали, что динозавры погибли от удара астероида по Земле», - сказал Шоен, доцент кафедры геонаук. «Чего многие люди не понимают, так это того, что за последние 500 миллионов лет было много других массовых вымираний, и многие из них совпадают с крупными извержениями вулканов» из массивных вулканов, известных как базальты наводнений или крупные изверженные провинции.
Это не первый случай, когда ловушки были вовлечены в исчезновение K-Pg. Но точность этого нового исследования заставляет задуматься.
Усилия на сегодняшний день геологических формаций называется геохронология. Геохронология использует врожденные признаки самих горных пород, чтобы определить их возраст, обычно полагаясь на соотношение изотопов и радиоактивного распада.
Самый известный метод геохронологии, обычно называемый датированием углерода, использует скорость распада радиоактивного углерода-14 для определения возраста окаменелостей. Но углеродное датирование работает только для живой ткани, которой несколько тысяч лет, что делает ее полезной для археологии, но не для базальта 66 миллионов лет.
Для пород со времени массового вымирания у геофизиков есть несколько вариантов естественных радиоактивных материалов. Геохронология из уран-свинца дает очень точные возрасты, но минералы, содержащие уран, редко встречаются в базальте, породе, которая составляет массивные потоки лавы в Декканских ловушках. Урансодержащий циркон является еще одним методом датирования древних горных пород, но он чаще встречается при взрывных извержениях вулканов типа горы Сент-Хеленс, которые имеют более богатую кремнеземом химию.
Имея в виду эти ограничения датирования, команда ученых была осторожна в прогнозировании успеха. Они никогда не ожидали, что их первая поездка в Ловушки Декана даст результаты, которые они сделали.
«Я не думаю, что кто-либо из нас ожидал, что наша первая поездка в« Ловушки Декана »приведет к тому типу данных, который мы смогли создать», - сказал Майк Эдди из класса 2011 года, который в настоящее время является научным сотрудником в области наук о Земле. и соавтор на Наука бумага.
Но им повезло.
В первые дни пребывания в «Деккан-ловушках» ученые собрали образцы так называемых крупнозернистых базальтов. Базальт - самый распространенный тип вулканических пород на Земле. Они искали образцы, содержащие урансодержащие минералы, потому что радиоактивный распад урана является одним из базовых методов геохронологии. Сначала они не нашли ни одного, потому что такие породы редки в формациях, таких как Декканские ловушки, и чаще встречаются в вулканическом пепле.
Но через несколько дней они нашли тип камней, богатых кремнеземом, которые они искали.
«В течение нашей первой недели в Индии мы обнаружили слой золы с высоким содержанием кремнезема между двумя потоками базальта, и это заставило наши механизмы вращаться», - сказал Эдди. Исследователи знали, что богатый кремнеземом вулканический пепел может легко содержать крошечные кристаллы циркона, которые сохраняют радиоактивный уран. «Настоящий прорыв произошел через день или два, когда Блэр осознал, что ископаемые почвы также могли собирать этот тип золы в небольших количествах», - сказал Эдди.
Таким образом, команда изменила свое внимание. Вместо этого они искали отложения золы между потоками базальта в поисках радиоактивного урана внутри циркона, содержащегося в золе. Уран делает циркон, и, следовательно, слои пепла, легко на сегодняшний день. Датируя слои пепла выше и ниже потока лавы, они могли бы точнее датировать саму лаву и дату извержения.
Команда провела три полевых сезона в провинции Декан и отправила образцы из 141 объекта обратно в лабораторию в Принстоне. 24 из образцов содержали то, что нужно команде: урансодержащие кристаллы циркона. Анализ образцов показал, что ловушки Декана были созданы четырьмя различными импульсами извержения. И каждый из этих импульсов означал гибель для динозавров и для большинства других форм жизни на Земле в то время.
Каждый раз, когда вулкан извергается, он меняет атмосферу. Огромное количество серы и углекислого газа выбрасывается в атмосферу в результате их длительного улавливания в породах. Сера оказывает кратковременное охлаждающее воздействие на атмосферу, в то время как углекислый газ оказывает длительное согревающее действие. Вместе эти два фактора могут привести к резким колебаниям климата.
«Это может привести к колебаниям климата между теплым и холодным периодами, что делает его очень трудным для жизни на Земле», - сказал Шоен. Но чтобы более четко знать, как эти извержения повлияли на жизнь на Земле, им нужно было правильно выбрать время. Массовое количество CO2 будет иметь совершенно иной эффект, если его впрыскивать в атмосферу через сто лет, чем если бы на его впрыск потребовался миллион лет.
Из четырех импульсов извержения, выявленных учеными, два из них произошли до массового вымирания. Вторая из этих двух началась только за десятки тысяч лет до удара Чиксулуба, что в геологическом отношении практически одновременно. «Первые два импульса ... соответствуют периоду времени, когда климат снова изменялся от холода к горячему и холодному, и многие ученые считают, что это указывало на первоначальное нарушение климата, которое могло способствовать массовому вымиранию», - сказал Шоен. «Наши данные показывают, что, возможно, второй импульс мог сыграть важную роль в самом исчезновении, потому что это произошло прямо перед ним».
«Декканский вулканизм - наиболее вероятная причина массового вымирания динозавров», - сказала Герта Келлер. «Воздействие Chicxulub, возможно, способствовало их упадку, хотя сроки и влияние этого воздействия на окружающую среду еще предстоит определить».
Другое недавнее исследование, опубликованное в том же номере журнала Science, использовало другой метод для датирования ловушек Декана и придумало разные даты. Это исследование пришло к выводу, что не было четырех четких вулканических импульсов, идентифицированных исследованием Принстона, и что более 90% объема Ловушек Декана изверглось менее чем за 1 миллион лет. Он также пришел к выводу, что около 75% этого произошло после исчезновения K-Pg, и что изменение климата в конце мелового периода совпало с наименьшими фазами извержений в Декканских ловушках. Если это так, то вулканизм в Декканской ловушке не мог привести к исчезновению.
Другие ученые, осознавая природу спора о влиянии вулкана, частью которого является данное исследование, более осмотрительны в своих выводах.
«В целом, я думаю, что эта статья значительна и интересна», - сказал Пинчелли Халл, доцент кафедры геологии и геофизики в Йельском университете, который не участвовал в этих исследованиях и выступал против роли вулкана в массовом вымирании. «Эта статья является огромным шагом вперед в определении сроков извержений [Декканских ловушек], но как это связано со сроками дегазации, все еще является серьезным вопросом, который необходимо решить, чтобы точно определить, какова была соответствующая роль вулканизма и воздействия».
Редко когда одно исследование в длинном ряду исследований ставит научные дебаты в постель, и это ничем не отличается. Наука прогрессирует, поскольку ученые становятся лучше в измерении вещей и в размышлениях о них. Это не конец дискуссии.
Возможно, что для вымирания K-Pg потребовался один-два удара. Динозавры, возможно, были сбиты ударом Чиксулуба и возвращались обратно, а затем навсегда сбиты вулканами. Или это может быть даже более сложным, чем это.
Исследование 2016 года показывает, что виды динозавров уже вымерли за миллионы лет до исчезновения K-Pg, и что новые виды не появляются, чтобы заменить их. В то же время виды млекопитающих становятся все более разнообразными и, возможно, лучше приспособлены для адаптации к изменениям, вызванным вулканической активностью и воздействием Chicxulub. Может быть, эволюционно, динозавры пошли своим путем, и столкновение и вулканы были только восклицательным знаком.
И, возможно, мы никогда не узнаем наверняка.
Источники:
- Пресс-релиз: Вулканы убивали динозавров? Новые доказательства указывают на ‘возможно.
- Научно-исследовательская работа: U-Pb ограничения на импульсное извержение ловушек Декана во время вымирания в конце мелового периода
- Исследовательская работа: Изверженный темп Декканского вулканизма по отношению к границе мела и палеогена
- Исследовательская статья: Динозавры погибли за десятки миллионов лет до своего окончательного вымирания
