Konec obdobja krede pred 66 milijoni let je bil grob čas za življenje na Zemlji.
Tri svetovne katastrofe so se zgodile skoraj istočasno: meteorit Chicxulub se je zaletel v to, kar je danes mehiški polotok Jukatan, izbruhnila je ogromna vulkanska provinca Deccan Traps v sodobni Indiji in približno tri četrtine zemeljskih rastlin in živali, vključno z vsemi neavtonski dinozavri, izumrl. Pojav teh treh dogodkov hkrati v zgodovini našega planeta je spodbudil več desetletij razpravo o vzročnih zvezah. Ali bi lahko veliko zaporedje vulkanskih izbruhov ali nezemeljski vpliv lahko povzročilo množično izumrtje - a so bili vsi nekako povezani?
Kot znanstveniki na Zemlji imamo razlog za domnevo, da se na seznam lahko doda še en dogodek. Naše nove raziskave, objavljene v Science Advances, kažejo, da je vpliv Chicxulub morda sprožil dodatno vulkansko aktivnost daleč od Dekanovih pasti - skupaj z več deset tisoč kilometri podmorskih vulkanskih grebenov, ki ležijo na robovih tektonskih plošč. Vpliv meteorita je povzročil velike potresne valove, ki so potovali po vsem svetu in so bili očitno sposobni izplaviti magmo iz plašča in v oceansko skorjo. To bi verjetno bilo bolj slaba novica za takratne dinozavre in drugo floro in favno.
**********
Dobro je znano, da lahko potresna aktivnost sproži različne hidrološke pojave in včasih celo vulkanske izbruhe. Po bližnjih velikih potresih lahko začnejo teči suhi tokovi, ravni vodnjakov lahko naraščajo ali padajo, gejzirji pa včasih izbruhnejo. Seizmičnost prav tako sproži vulkansko aktivnost, vendar le, ko so razmere ravno prave - le približno 0, 4 odstotka eksplozivnih vulkanskih izbruhov, ki jih lahko sprožijo veliki potresi.
Ali bi lahko bil velik potres, ki je nastal ob padcu meteorita Chicxulub na Zemljo, povezan s trenutnimi izbruhi v Deccan pasti? Ta vulkanska provinca je v manj kot milijon letih zajela večji del Indije s pretoki lave. Skupina raziskovalcev pod vodstvom univerze v Kaliforniji (vključno z enim izmed nas, Leif Karlstrom) je ponovno pregledala možnost povezave med tema dvema dogodkoma.
Najnovejša prizadevanja do teh izbruhov so jasno pokazala, da so pasme Deccan začele iskati lavo, še preden je prišlo do udarca meteorita in množičnega izumrtja. Toda študija, ki jo je vodil Berkeley, je nakazovala, da je učinek Chicxulub sprožil hitro povečanje njihove stopnje izbruha. Če je res, bi bilo mogoče vse tri dogodke povezati: vplivu bi sledila pospešena vulkanska aktivnost, ki bi lahko prispevala k množičnemu izumrtju.
Podvodna lava teče med tektonskimi ploščami, kot pri Axial Seamount, kjer leži na starejših lavah. (Bill Chadwick, Oregon State University, in ROV Jason, Oceanografska ustanova Woods Hole, CC BY-ND) **********
Če bi bila hipoteza sprožitve zaradi udarca ustrezna, bi pričakovali, da bi se odpravili tudi drugi vulkanski sistemi.
V nobenem trenutku se velika večina vulkanske dejavnosti na Zemlji ne dogaja v poplavah magme, ki pokrivajo celino, ali v eksplozijah, kot na gori St. Helens. Na morskem dnu, kjer se tektonske plošče širijo narazen. Ko se zemeljska skorja razcepi, se večinoma trdna plast dvigne, da zapolni ustvarjeni prostor. Topi se, ko se razpade na poti navzgor.
Prikaz grebena srednjega oceana, pri čemer se magma dviga iz plašča in izbruhne skozi skorjo na meji med tektonskimi ploščami. (Ozadje, E. Paul Oberlander, Grafične storitve WHOI. Inset, Bill Chadwick, Oregon State University, in ROV Jason, Oceanografska ustanova Woods Hole. Priredil Joseph Byrnes, CC BY-ND) Ta nova magma se pretaka na površje in spodbuja skoraj neprekinjeno vulkansko aktivnost vzdolž tistega, imenovanega grebeni srednjega oceana. Ta postopek ustvari praktično vso skorjo na dnu oceana. Ker je starost morskega dna sorazmerno znana, ohranja zapis oceanske vulkanske aktivnosti, ki sega več kot 100 milijonov let. Ta izjemen zapis o vulkanski aktivnosti ustvarja priložnost za preizkus sprožitvene hipoteze.
V naši novi raziskavi smo uporabili javno dostopne nabore podatkov, da smo sestavili strukturo morskega dna, ki sega 100 milijonov let nazaj. Ker obstajajo boljši topografski zemljevidi za Mars in Venero kot za zemeljsko morsko dno v svetovnem merilu, smo bili primorani uporabiti posredne metode za iskanje sprememb struktur morskega dna.
Minutne spremembe jakosti gravitacije na različnih lokacijah, merjene s sateliti, zagotavljajo potrebno orodje za preslikavo. Pege, ki imajo na morskem dnu presežne količine kamnine, kot bi pričakovali, da bodo posledica pospešene vulkanske aktivnosti, bodo nekoliko močnejše meritve Zemljinega gravitacijskega polja.
Čas z najnižjimi strukturnimi nepravilnostmi na morskem dnu - kar kaže na 8 odstotkov več masnih anomalij kot v povprečju - nastopi pred 66 milijoni let in sovpada s starostjo vpliva meteorita Chicxulub. (Byrnes in Karlstrom, Sci. Adv. 2018; 4: eaao2994, CC BY-ND) Nato smo pregledali zapis teh "gravitacijskih anomalij", da bi iskali morebitne spremembe strukture morskega dna, ki so se hitro zgodile. Ugotovili smo, da se je nenavadno veliko teh majhnih strukturnih nepravilnosti na morskem dnu zgodilo v 1 milijon letih od učinka Chicxulub. Težavne anomalije so skladne s približno 650 čevljev visokimi kupi odvečnega materiala, ki leži na morskem dnu 66 milijonov let v Indijskem in Tihem oceanu.
Skupni volumen odvečnega materiala je težko določiti, ker bi lahko v spodnjo skorjo vbrizgali veliko količino magme, kjer bi imela šibkejši gravitacijski podpis. Vendar ocenjujemo, da je približno v času udarca Chicxulub iz vrst grebena sredi oceana po vsem svetu izbruhnilo od 23.000 do 230.000 kubičnih milj magme. To je v primerjavi z največjimi eruptivnimi dogodki v 4, 5-milijardletni zgodovini Zemlje, vključno s pasti Deccan.
Pike označujejo območja na morskem dnu, ki kažejo visoko stopnjo širjenja v času vpliva Chicxulub pred 66 milijoni let. Barve označujejo največjo gravitacijsko anomalijo znotraj 2 stopinj. (Byrnes in Karlstrom, Sci. Adv. 2018; 4: eaao2994, CC BY-ND) **********
Naša opažanja kažejo na naslednje zaporedje dogodkov na koncu krede. Pred nekaj več kot 66 milijoni let začnejo padati Deccan pasti - verjetno jih sproži kopica vroče skale, ki se dviga iz zemeljskega jedra, na nek način podobna dogajanju pod Havaji ali Yellowstoneom, ki se je stekla na strani indijske tektonske plošče. Grebeni srednjega oceana in dinozavri nadaljujejo normalno aktivnost.
Približno 250.000 let kasneje Chicxulub zadene ob obali tega, kar bo postalo Mehika. Vpliv povzroči veliko motnje podnebja Zemlje, v ozračje vbrizgajo delce, ki se bodo sčasoma naselili v plast gline, ki jo najdemo po vsem planetu. Vplivi vulkanov se po vplivu pospešijo za več deset do sto tisoč let. Grebeni srednjega oceana izbruhnejo velike količine magme, izbruhi Deccan pasti pa poplavijo lavo po večjem delu indijske podceline. Na koncu so izginile tri četrtine rastlinskih in živalskih vrst Zemlje; edini preostali dinozavri so pernate, leteče sorte, ki jih običajno imenujemo ptice.
Zdaj je cilj še izboljšati naše razumevanje vsakega dogodka in njihovih interakcij. Je bilo dovolj aktivnosti sredinskega oceanskega grebena, da je prispevalo k množičnemu izumrtju, ali je bil sproženi podmorski vulkanizem zgolj simptom neke pomembnejše planetarne bolezni? So zaradi udarca Chicxulub sprožili druge vulkanske sisteme? Kdo je igral večjo vlogo pri izumiranju: vulkanizem ali meteor?
Jasno je, da ta nova raziskava kaže na povezave med katastrofami v svetovnem merilu, kar je dober opomnik, da lahko dogodki, ki se dogajajo na drugi strani planeta, vplivajo povsod.
Ta članek je bil prvotno objavljen na pogovoru.
Leif Karlstrom, docent za znanosti o Zemlji, Univerza v Oregonu
Joseph Byrnes, podoktorski sodelavec znanosti o Zemlji, Univerza v Minnesoti
