Масові виверження вулканів 66 мільйонів років тому відбулися майже в той час, коли динозаври вимерли
Усі знають, що удар астероїда знищив динозаврів, чи не так? Багато доказів показують, що удар Чиксулуб мав жахливі наслідки для динозаврів. Але картина трохи складніша. Екстремальна вулканічна активність могла спричинити вимирання.
Наприкінці крейдового періоду, приблизно 66 мільйонів років тому, динозаври вимерли. І не тільки динозаври; вимерло близько 75% всіх рослин і тварин. Пташині динозаври вижили.
У той же час масивний астероїд або комета врізався в земний півострів Юкатан, що на території сучасної Мексики. Зателефонував Chicxulub внаслідок удару, він затьмарив атмосферу водяною парою та особливо довготривалим пилом через структуру та тип породи в місці удару.
Легко зробити висновок, що Чиксулуб спричинив вимирання. Існує багато доказів за межами самого місця удару.
Перш за все, саме вимирання називається Крейдяно-палеогенове вимирання (вимирання K-Pg), оскільки воно знаменувало кінець крейдової ери та початок палеогенового періоду. (Це також називають крейдово-третинним вимиранням (вимирання K-T).
Таблиця геологічної шкали часу. Зверніть увагу на масове вимирання 66 мільйонів років тому, яке знаменує кінець крейди та початок палеогену. Авторство зображення:
NPS Geologic Resources Inventory, 2018
Геологічний запис містить шар осадів 66 мільйонів років тому, який називається Межа K-Pg . Межа K-Pg присутня як в морських, так і в наземних породах по всьому світу. У ньому міститься багато металу іридію, який рідко зустрічається на Землі, але у великій кількості в астероїдах. Висновок полягає в тому, що удар Чиксулуба поширив іридій в атмосферу по всьому світу, і зараз він зберігся в геології Землі, свого роду димляча гармата для удару.
Але є все більше доказів того, що виверження вулканів сприяли масовому вимирання 66 мільйонів років тому, і ці докази походять від скельного утворення під назвою Деканські пастки. Нове дослідження посилює зв’язок між вимиранням K-Pg і вулканічною активністю, яка спричинила Деканські пастки.
The Деканські пастки це регіон в Індії, відомий як велика магматична провінція. Це одна з найбільших вулканічних об’єктів на Землі. Пастки — це кілька шарів базальтової лави, і всі разом вони мають товщину понад 2 км (1,2 милі). Деканські пастки займають територію 500 000 км. кв. (200 тис. кв. км), хоча свого часу вони охоплювали аж 1,5 млн. кв. (600 000 миль кв.) Обсяг лави становить 1 мільйон кубічних кілометрів (200 000 кубічних миль).
Назва «Пастки» походить від шведського слова «trappa», що означає сходи. Це стосується ступінчастої структури ландшафту регіону.
Карта геологічних провінцій світу. Фіолетова область в Індії - це Деканські пастки. Авторство зображення: USGS – https://earthquake.usgs.gov/data/crust/maps.php, Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=306268
Однак у цих пастках є більше, ніж рок. Обсяг вулканічної активності, необхідний для створення Деканських пасток, забруднив би атмосферу отруйними газами. Тепер двоє вчених-геологів з Прінстонського університету виявили міцніший зв’язок між деканськими пастками та вимиранням K-Pg за допомогою першої хронології високої роздільної здатності для вивержень, які створили індійські деканські пастки. Їхній дослідження з’являється у випуску Science від 22 лютого.
Двома вченими є Блер Шоне і Герта Келлер, обидві з Прінстонського університету. Вони очолювали міжнародну групу для цього дослідження, яка намагалася датувати різні шари Деканських пасток точніше, ніж будь-коли раніше.
«Всі чули, що динозаври загинули від астероїда, який вдарив Землю», — сказав Шоне, доцент наук про Землю. «Багато людей не усвідомлюють, що за останні 500 мільйонів років було багато інших масових вимирань, і багато з них збігаються з великими виливами вулканів» із масивних вулканів, відомих як повені базальти або великі магматичні провінції.
Це не перший випадок, коли пастки причетні до вимирання K-Pg. Але точність у цьому новому дослідженні підтверджує суть справи.
Зусилля датувати геологічні утворення називаються геохронологія . Геохронологія використовує властиві риси самих порід, щоб визначити їхній вік, зазвичай спираючись на співвідношення ізотопів і радіоактивний розпад для цього.
Найвідоміший метод геохронології, який зазвичай називають вуглецеве датування , використовує швидкість розпаду радіоактивного вуглецю-14 для визначення віку скам’янілостей. Але вуглецеве датування працює лише для живої тканини, якій кілька тисяч років, що робить його корисним для археології, але не для базальту віком 66 мільйонів років.
Вуглець 14, радіоактивний ізотоп, який лежить в основі вуглецевого датування. Автор зображення: serc.carleton.edu
Щодо гірських порід часів масового вимирання, геологи мають кілька варіантів природних радіоактивних матеріалів. Геохронологія на основі свинцю урану дає дуже точні дані про вік, але мінерали, що містять уран, рідко зустрічаються в базальті, породі, яка складає масивні потоки лави в Деканських пастках. Циркон, що містить уран, є ще одним методом датування стародавньої породи, але його частіше зустрічають під час вибухових вивержень вулканів типу Маунт-Сент-Хеленс, які мають більш багату хімічну речовину.
З огляду на ці обмеження на побачення, команда вчених обережно ставилася перед прогнозом успіху. Вони ніколи не очікували, що їхня перша поїздка в Деканські пастки дасть такі результати.
«Я не думаю, що хтось із нас очікував, що наша перша поїздка в Деканські пастки призведе до того типу набору даних, який ми змогли створити», – сказав Майк Едді з класу 2011 року, який зараз є докторантом у галузі наук про Землю. та співавтор нанаукпапір.
Але їм пощастило.
Західні Гати в Деканських пастках, Індія. Зображення: Ніколас (Ніхалп) – власна робота, виправлена в Photoshop, CC BY-SA 2.5, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=1806702
Протягом перших кількох днів у Декан Трапс вчені зібрали зразки так званих грубозернистих базальтів. Базальт є найпоширенішим типом вулканічної породи на Землі. Вони шукали зразки, що містять мінерали, що містять уран, оскільки радіоактивний розпад урану є одним з еталонних методів геохронології. Спочатку вони не знайшли жодного, тому що такі породи рідкісні в утвореннях, таких як Деканські пастки, і більш поширені у вулканічному попелі.
Але через кілька днів вони знайшли порід, багаті кремнеземом, які шукали.
«Під час нашого першого тижня в Індії ми знайшли шар попелу з високим вмістом кремнезему між двома потоками базальту, і це змусило наші механізми крутитися», — сказав Едді. Дослідники знали, що багатий кремнеземом вулканічний попіл може легко містити крихітні кристали циркону, які зберігають радіоактивний уран. «Справжній прорив стався через день-два, коли Блер зрозумів, що викопні ґрунти, можливо, також збирали цей тип попелу в невеликих кількостях», – сказав Едді.
Тому команда змінила фокус. Замість цього вони шукали відкладення золи між потоками базальту, шукаючи радіоактивний уран всередині циркону, що міститься в золі. Завдяки урану циркон, а отже, і шари попелу легко датуються. Датуючи шари попелу над і під потоком лави, вони могли точніше датувати саму лаву та дату виверження.
Косий супутниковий знімок Деканських пасток від SkySat. Авторство зображення: від 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
Команда провела три польові сезони в провінції Декан і відправила зразки зі 141 місця назад до лабораторії в Прінстоні. 24 зразки містили те, що було потрібно команді: кристали циркону, що містять уран. Аналіз зразків показав, що деканські пастки були створені чотирма різними імпульсами виверження. І кожен із цих імпульсів означав загибель динозаврів та більшості інших форм життя на Землі того часу.
Кожен раз, коли вивергається вулкан, він змінює атмосферу. Величезна кількість сірки та вуглекислого газу викидається в атмосферу внаслідок їх тривалого секвестрації всередині порід. Сірка має короткочасну охолоджуючу дію на атмосферу, а вуглекислий газ має довготривалий ефект зігрівання. Ці два разом можуть призвести до диких кліматичних коливань.
«Це може призвести до кліматичних коливань між теплими та холодними періодами, що дуже ускладнює життя на Землі», – сказав Шоне. Але щоб точніше знати, як ці виверження вплинули на життя на Землі, їм потрібно було визначити правильний час. Масова кількість CO2 матиме зовсім інший ефект, якщо впорскуватись в атмосферу через сто років, ніж якби впорскування займало мільйон років.
З чотирьох ідентифікованих вченими імпульсів виверження два з них відбулися до масового вимирання. Другий із цих двох розпочався лише за десятки тисяч років до удару Чіксулуба, що в геологічному відношенні відбувається майже в той самий момент. «Перші два імпульси… відповідають періоду часу, коли клімат знову коливався від холодного до гарячого, і багато вчених вважають, що це вказує на початкові порушення клімату, які, можливо, спричинили масове вимирання», — сказав Шоне. «Наші дані показують, що, можливо, другий імпульс міг зіграти важливу роль у самому вимирання, тому що він відбувся безпосередньо перед ним».
«Вулканізм Декан є найімовірнішою причиною масового вимирання динозаврів», — сказала Герта Келлер. «Вплив Chicxulub, можливо, сприяв їх загибелі, хоча час і наслідки цього впливу на навколишнє середовище ще не визначені».
Інший недавнє дослідження опублікований в тому ж номері Science, використовував інший метод для визначення дати Деканських пасток і придумав різні дати. У цьому дослідженні було зроблено висновок, що не було чотирьох чітко виражених вулканічних імпульсів, визначених Прінстонським дослідженням, і що більше 90% об’єму пасток Декан вивергалися менш ніж за 1 мільйон років. Він також зробив висновок, що близько 75% цього відбулося після вимирання K-Pg, і що зміна клімату в кінці крейдяного періоду збіглася з найменшими фазами вивержень у Декан Трапс. Якщо так, то вулканізм Деканської пастки не міг стати причиною вимирання.
Інші вчені, усвідомлюючи природу дискусії щодо впливу вулкана, частиною якої є це дослідження, є більш обачними у своїх висновках.
Вулкан, удар чи обидва? Дебати про вимирання не закінчилися. Автор зображення: Вулкан зліва: Таро Тейлор, редагування Річарда Барца – спочатку опубліковано на Flickr як End Of Days, CC BY 2.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=6113476 Вплив справа : Дон Девіс (робота на замовлення NASA) – офіційний сайт Дональда Девіса. Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=1684404
«Загалом, я вважаю, що ця стаття є важливою та цікавою», — сказав Пінчеллі Халл, доцент геології та геофізики в Єльському університеті, який не брав участі в цьому дослідженні і виступав проти ролі вулкана в масовому вимиранні. «У документі є величезний прогрес у визначенні часу виверження [Деккан-Пастки], але те, як це пов’язано з термінами дегазації, все ще залишається основним питанням, яке потрібно вирішити, щоб точно з’ясувати, якою була відповідна роль вулканізму та впливу».
Рідко буває, що одне дослідження в довгому ряді досліджень ставить на ліжко наукову дискусію, і це нічим не відрізняється. Наука прогресує, оскільки вчені стають краще вимірювати речі та думати про них. Це не буде кінець дискусії.
Можливо, знадобився один-два удари, щоб викликати вимирання K-Pg. Динозаври могли бути збиті з ніг Чиксулубом і на шляху назад, а потім назавжди збиті вулканами. Або це може бути навіть складніше.
ДО дослідження 2016 року показує, що види динозаврів вже вимирали за мільйони років до вимирання K-Pg, і що нові види не з’являлися, щоб їх замінити. У той же час види ссавців ставали більш різноманітними і, можливо, краще пристосувалися до змін, спричинених вулканічної активністю та впливом Чиксулуба. Можливо, еволюційно динозаври пішли своїм шляхом, і удар і вулкани були лише знаком оклику.
І, можливо, ми ніколи не дізнаємося напевно.
Джерела:
- Прес-реліз: Чи вулкани вбили динозаврів? Нові докази вказують на «можливо.
- Науково-дослідна робота: Обмеження U-Pb на імпульсне виверження пасток Декан через масове вимирання в кінці крейди
- Науково-дослідна робота: Темп виверження вулканізму Декан по відношенню до кордону крейди та палеогену
- Науково-дослідна робота: Динозаври в занепаді за десятки мільйонів років до їх остаточного вимирання