Alle ved, at en asteroideangreb udslettet dinosaurerne, ikke? Masser af beviser viser, at Chicxulub-påvirkningsbegivenheden havde frygtelige konsekvenser for dinosaurerne. Men billedet er lidt mere kompliceret end det. Ekstrem vulkansk aktivitet kan have bidraget til udryddelsen.
I slutningen af kridttiden, for ca. 66 millioner år siden, blev dinosaurerne udryddet. Og ikke kun dinosaurierne; omkring 75% af alle planter og dyr uddød. Avian-dinosaurier overlevede.
På samme tid smed en massiv asteroide eller komet ind på jordens Yucatan-halvø, i nutidig Mexico. Kaldt til Chicxulub-påvirkningsbegivenheden, overskyggede det atmosfæren med vanddamp og med særlig langvarig støv på grund af strukturen og typen af klippe på stødstedet.
Det har været let at konkludere, at Chicxulub forårsagede udryddelsen. Der er masser af beviser ud over selve indvirkningssiden.
Først og fremmest kaldes selve udryddelsen kridt-Paleogen-udryddelse (K-Pg-udryddelse), fordi det markerede afslutningen på kridttiden og begyndelsen af Paleogene-perioden. (Det kaldes også kridt-tertiær udryddelse (K-T-udryddelse.)
Den geologiske registrering indeholder et sedimentlag fra 66 millioner år siden kaldet K-Pg-grænsen. K-Pg-grænsen er til stede i både marine og jordbundne klipper rundt om i verden. Det indeholder masser af metal iridium, som er sjældent på Jorden, men rigeligt i asteroider. Konklusionen er, at Chicxulub-påvirkningen spredte iridium ud i atmosfæren globalt, og at den nu er bevaret i jordens geologi, en slags rygepistol til påvirkningsbegivenheden.
Men der er stigende bevis for, at vulkanudbrud bidrog til masseudryddelsen for 66 millioner år siden, og at beviset kommer fra en klippeformation kaldet Deccan Traps. En ny undersøgelse styrker forbindelsen mellem K-Pg-udryddelse og den vulkanske aktivitet, der forårsagede Deccan Traps.
Deccan Traps er en region i Indien kendt som en stor, stødende provins. Det er en af de største vulkaniske træk på Jorden. Fældrene er flere lag basaltisk lava, og sammen er de mere end 2 km (1,2 miles) tykke. Deccan Traps dækker et område på 500.000 km. kvadratmeter, skønt de på én gang dækkede op til 1,5 millioner kvadratkilometer. (600.000 km.) Lavas volumen er 1 million kubik km (200.000 kubik miles)
Navnet "Traps" kommer fra det svenske ord "trappa", som betyder trapper. Det henviser til den trinlignende struktur i regionens landskab.
Der er dog mere i disse fælder end rock. Mængden af vulkanaktivitet, der kræves for at skabe Deccan Traps, ville have forurenet atmosfæren med giftige gasser. Nu har to geovidenskabsfolk fra Princeton University trukket en stærkere forbindelse mellem Deccan-fælderne og K-Pg-udryddelsen med den første højopløsnings-tidslinje for de udbrud, der skabte Indiens Deccan-fælder. Deres forskning vises i den 22. februar nummer af Science.
De to forskere er Blair Schoene og Gerta Keller, begge fra Princeton University. De ledede et internationalt team til denne undersøgelse, der prøvede at datere de forskellige lag af Deccan-fælderne mere præcist end nogensinde før.
”Alle har hørt, at dinosaurerne døde af en asteroide, der ramte Jorden,” sagde Schoene, lektor i geovidenskab. ”Hvad mange mennesker ikke er klar over, er, at der har været mange andre masseudryddelser i de sidste 500 millioner år, og mange af dem falder sammen med store vulkanudgivelser” fra de massive vulkaner, der er kendt som oversvømmelsesbasaler eller store stødende provinser.
Dette er ikke første gang, at fælderne er blevet impliceret i K-Pg-udryddelsen. Men præcisionen i denne nye undersøgelse driver punktet hjem.
Indsatsen for at datere geologiske formationer kaldes geokronologi. Geokronologi bruger iboende træk ved klipperne selv for at finde deres alder, som normalt er afhængige af isotopforhold og radioaktivt forfald for at gøre det.
Den mest berømte geokronologiteknologi, normalt kaldet kulstofdatering, bruger forfaldshastigheden for radioaktivt kulstof-14 til at finde fossile aldre. Men kulstofdating fungerer kun for levende væv, der er et par tusinde år gammel, hvilket gør det nyttigt til arkæologi, men ikke for 66 millioner år gammel basalt.
For klipper fra omkring masseudryddelsestidspunktet har geovidenskabsmænd et par valg af naturligt radioaktive materialer. Uranium-blygeokronologi giver meget præcise aldre, men mineraler, der indeholder uran, forekommer sjældent i basalt, den klippe, der udgør de massive lavastrømme ved Deccan-fælderne. Uranbærende zirkon er en anden metode til at datere antik klippe, men det findes oftere i eksplosive udbrud fra vulkanerne i Mount St. Helens-typen, som har en mere siliciumrig kemikemi.
Med disse dateringsrestriktioner i tankerne var teamet af forskere forsigtige med at forudsige succes. De forventede aldrig, at deres første tur til Deccan Traps ville give de resultater, de gjorde.
”Jeg tror ikke, at nogen af os forventede, at vores første tur til Deccan Traps ville føre til den type datasæt, som vi var i stand til at fremstille,” sagde Mike Eddy fra klassen 2011, nu en postdoktorisk forskningsassistent i geovidenskab og en medforfatter på Videnskab papir.
Men de var heldige.
I deres første par dage på Deccan Traps samlet forskerne prøver af, hvad der kaldes grovkornede basalter. Basalt er den mest almindelige type vulkansk sten på Jorden. De ledte efter prøver indeholdende uranholdige mineraler, fordi det radioaktive nedbrydning af uran er en benchmarkmetode for geokronologi. Først fandt de ingen, fordi sådanne klipper er sjældne i formationer som Deccan Traps og mere almindelige i vulkansk aske.
Men efter et par dage fandt de den type silicarige klipper, de ledte efter.
”I løbet af vores første uge i Indien fandt vi en ashbed af høj silica mellem to basaltstrømme, og det fik vores gear til at dreje,” sagde Eddy. Forskerne vidste, at siliciumrig vulkanaske let kunne indeholde de små zirkonkrystaller, der bevarer radioaktivt uran. ”Det virkelige gennembrud kom en dag eller to senere, da Blair indså, at de fossile jordarter måske også har samlet denne type aske i små mængder,” sagde Eddy.
Så holdet ændrede deres fokus. I stedet søgte de efter askeaflejringerne mellem basaltstrømmene og ledte efter det radioaktive uran inde i zirkonen indeholdt i asken. Uran gør zirkonen og dermed askelagene let at date. Ved at datere askelagene over og under en lavastrøm, kunne de mere præcist datere selve lavaen og udbrudningsdatoen.
Holdet tilbragte tre feltsæsoner i Deccan-provinsen og sendte prøver fra 141 steder tilbage til laboratoriet i Princeton. 24 af prøverne holdt hvad teamet havde brug for: uranholdige zirkonkrystaller. Analyse af prøverne viste, at Deccan Traps blev skabt af fire forskellige udbrudspulser. Og hver af disse impulser stavede undergang for dinosaurerne, og for de fleste af de andre livsformer på Jorden på det tidspunkt.
Hver gang en vulkan bryder ud, ændrer den atmosfæren. Enorme mængder svovl og kuldioxid sprøjtes ud i atmosfæren fra deres langtidsbinding inde i klipperne. Svovl har en kortsigtet køleeffekt på atmosfæren, mens kuldioxid har en langvarig opvarmningseffekt. De to kombinerede kan føre til vilde klimasvingninger.
”Disse kan føre til klimasvingninger mellem varme og kolde perioder, der gør det virkelig svært for livet på Jorden,” sagde Schoene. Men for at vide mere klart, hvordan disse udbrud ville have påvirket livet på Jorden, var de nødt til at få timingen rigtigt. En massemængde CO2 vil have en meget anden effekt, hvis den injiceres i atmosfæren om hundrede år, end hvis det tog en million år at blive injiceret.
Af de fire udbruddsimpulser, som forskerne identificerede, fandt to af dem sted før masseudryddelserne. Den anden af disse to begyndte kun titusinder af år før Chicxulub-påvirkningen, som i geologiske termer er næsten på samme øjeblik. ”De to første impulser ... svarer til et tidsrum, hvor klimaet svingede fra koldt til varmt til koldt igen, og mange forskere mener, at dette indikerede en første forstyrrelse af klimaet, der muligvis har bidraget til begivenheden med masseudryddelse,” sagde Schoene. ”Vores data viser, at måske den anden puls kunne have spillet en vigtig rolle i selve udryddelsen, fordi det skete lige før det.”
"Deccan vulkanisme er den mest sandsynlige årsag til dinosaurus-masseudryddelse," sagde Gerta Keller. "Chicxulub-påvirkningen kan have bidraget til deres bortgang, selvom tidspunktet og miljøvirkningerne af denne påvirkning stadig ikke er bestemt."
En anden nylig undersøgelse, der blev offentliggjort i den samme udgave af videnskab, anvendte en anden metode til at datere Deccan Traps og kom med forskellige datoer. Denne undersøgelse konkluderede, at der ikke var fire forskellige vulkanimpulser, som Princeton-undersøgelsen identificerede, og at mere end 90% af Deccan Traps-volumen brød ud på mindre end 1 million år. Den konkluderede også, at omkring 75% af det skete efter K-Pg-udryddelsen, og at klimaændringerne ved afslutningen af kridt faldt sammen med de mindste faser af udbrud ved Deccan-fælderne. Hvis ja, kunne Deccan Trap-vulkanismen ikke have forårsaget udryddelsen.
Andre videnskabsmænd, der er opmærksomme på arten af påvirkningen versus vulkandebat, som denne undersøgelse er en del af, er mere omhyggelige i deres konklusioner.
”Generelt synes jeg, at denne artikel er betydelig og interessant,” sagde Pincelli Hull, en adjunkt i geologi og geofysik ved Yale, der ikke var involveret i denne forskning, og som har argumenteret imod vulkans rolle i masseudryddelsen. "Papiret er et stort fremskridt med hensyn til timing af [Deccan Traps] -udbruddene, men hvordan det relaterer til tidspunktet for udgasning er stadig et stort spørgsmål, der skal løses for at finde ud af nøjagtigt, hvad de relevante roller for vulkanisme og påvirkning var."
Det er sjældent, at en undersøgelse i en lang række studier sætter en videnskabelig debat i seng, og denne er ikke anderledes. Videnskaben skrider frem, når forskere bliver bedre til at måle ting og til at tænke på dem. Dette vil ikke være slutningen på debatten.
Det kan være, at det tog en en-to-stans for at forårsage K-Pg-udryddelse. Dinosaurierne er måske blevet slået ned af Chicxulub-påvirkningen og på vej tilbage op og derefter slået for godt af vulkaner. Eller det kan være endnu mere kompliceret end det.
En undersøgelse fra 2016 viser, at dinosaur-arter allerede var udryddet millioner af år før K-Pg-udryddelsen, og at nye arter ikke så ud til at erstatte dem. På samme tid blev pattedyrarter mere varierede og måske bedre placeret til at tilpasse sig ændringerne forårsaget af vulkansk aktivitet og Chicxulub-påvirkningen. Evt. Evolutionsmæssigt havde dinosaurerne løbet, og påvirkningen og vulkanerne var bare udråbstegn.
Og måske ved vi aldrig med sikkerhed.
Kilder:
- Pressemeddelelse: Dræbte vulkaner dinosaurerne? Nye beviser peger på 'måske.
- Forskningsartikel: U-Pb-begrænsninger for pulserende udbrud af Deccan-fælderne over den endekritiske masseudryddelse
- Forskningsartikel: Deccan-vulkanismens erptive tempo i forhold til kridttalogen-grænsen
- Forskningsartikel: Dinosaurer er i tilbagegang titusinder af millioner år før deres endelige udryddelse
