Zabójczy pył. Ujawniono prawdziwą przyczynę wyginięcia dinozaurów

Źródło: © James McKay – Creative Commons 

Nie był to wybuch gigantycznej asteroidy, ale chmura maleńkiego pyłu krzemianowego, która po uderzeniu otoczyła Ziemię - dlatego wyginęły dinozaury i inne zwierzęta okresu kredowego. Naukowcy doszli do tego wniosku na podstawie wyników modelowania i analizy osadów. 

Asteroida zabójca dinozaurów 

Około 66 milionów lat temu, na przełomie kredy i paleogenu, miała miejsce katastrofa ekologiczna. Spowodowało to jedno z pięciu „wielkich” wymierań,  w którym wyginęło 75 procent gatunków zwierząt morskich i lądowych, w tym wszystkie nieptasie dinozaury, amonity i duże gady. Uważa się, że główną przyczyną wymierania podczas kredy i paleogenu był upadek na Ziemię asteroidy o średnicy 10–15 kilometrów. Miejsce uderzenia, znane jako krater Chicxulub, odkryto w 1978 roku na półwyspie Jukatan w południowym Meksyku . Obraz katastrofy jest zwykle opisywany w następujący sposób.  Asteroida uderzyła w Ziemię z dużą prędkością i praktycznie wyparowała. Na miejscu powstał ogromny krater o średnicy około 180 kilometrów. Wyemitował chmurę drobnych fragmentów skał krzemianowych, a także gigantyczna chmura aerozolu siarczanów – związków siarki obecnych w wodzie morskiej. Fala uderzeniowa zdewastowała okolicę i spowodowała gigantyczne tsunami, a efekty termiczne wywołały ogromne pożary.  Biliony ton popiołu i sadzy wyleciały w powietrze, a na Ziemi na kilka lat zapadła ciemność.  Aerozole siarczanowe, które uniosły się do stratosfery, stworzyły dodatkowy ekran dla promieni słonecznych. Temperatura na planecie gwałtownie spadła i nadeszła globalna zima.  Ponadto z powodu braku światła fotosynteza u roślin uległa spowolnieniu, co doprowadziło do spadku stężenia tlenu w atmosferze. Nasycenie powierzchniowej warstwy oceanu dwutlenkiem węgla z atmosfery spowodowało jego zakwaszenie. Wymarł cały fitoplankton, podstawowy element łańcucha pokarmowego w oceanie.  Z tego powodu wyginęły także inne zwierzęta morskie. Podobny efekt domina wystąpił w ekosystemach lądowych. Gwałtowne zmniejszenie masy roślin miało negatywny wpływ na przetrwanie roślinożerców.  Mięsożercy również cierpieli z powodu braku pożywienia w łańcuchu pokarmowym. W rezultacie zniknęły wszystkie zwierzęta ważące powyżej 25 kilogramów. Wielcy przedstawiciele fauny w ekosystemach lądowych pojawili się ponownie dopiero 15 milionów lat po katastrofie. 

Szukam wyzwalacza 

Większość naukowców nadal zgadzała się, że głównym czynnikiem powodującym nadejście globalnej zimy była sadza z pożarów, które pochłonęły planetę. Ich dowody – cienka warstwa materiału węglowego na granicy kredy i paleogenu – można znaleźć na całym świecie. Cząstki aerozolu siarki i emisja popiołu wulkanicznego mogą również odgrywać znaczącą rolę w zanieczyszczeniu powietrza. Dowody geologiczne wskazują, że aktywność wulkaniczna gwałtownie wzrosła między 68 a 60 milionami lat temu. W tym czasie na terytorium Hindustanu pojawiły się ogromne pola lawy - Deccan Traps. Pył krzemionkowy powstający podczas wyrzucania pokruszonych skał z podstawy krateru nie był nawet uważany za czynnik wywołujący globalne ochłodzenie. Uznano, że jest zbyt ciężki, aby pozostawać w atmosferze przez długi czas i pokonywać duże odległości w powietrzu. Wyniki niedawnego badania sugerują jednak coś innego. Belgijscy geolodzy pod kierownictwem Sama Berka Senela z Królewskiego Obserwatorium w Brukseli wraz z kolegami z Holandii i Stanów Zjednoczonych przeanalizowali skład i wielkość cząstek pyłu w osadach osadowych na stanowisku Tanis w południowo-zachodniej Dakocie Północnej w Stanach Zjednoczonych. Tutaj skały dobrze zbadanej formacji Hell Creek wychodzą na powierzchnię. Wiek najnowszych osadów szacuje się na 66,043 mln lat. Formacja jest najbardziej znana z dużej liczby szkieletów dinozaurów, bezkręgowców, ryb, gadów, płazów i wczesnych ssaków. Naukowcy wykorzystali uzyskane dane do zbudowania udoskonalonego modelu globalnej zmiany klimatu spowodowanej upadkiem asteroidy. 

Kluczowy obszar 

Miejsce Tanis, położone trzy tysiące kilometrów od krateru Chicxulub, 66 milionów lat temu było w  zakole rzeki, której koryto zostało zalane przez fale tsunami spowodowane uderzeniem asteroidy. Warstwa po warstwie rozszyfrowanie kompleksu skał osadowych pozwoliło na szczegółowe odtworzenie zmian, jakie zaszły w środowisku powietrzno-wodnym bezpośrednio po katastrofie. Warstwy wypełnione są fragmentami roślin, kościami zwierząt, gruzem, pyłem krzemianowym i mikrotektytami – maleńkimi kawałkami topionego szkła mineralnego. Materiał osadów stanowiska Tanis jest chaotycznie wymieszany. Występują fragmenty roślin, ryb morskich i słodkowodnych, gadów oraz ptasich piór. W tym przypadku skrzela ryb są często zatkane piaskiem i mikrotektytami, a fragmenty zajmują pozycję pionową i nie są ściśnięte. Oznacza to, że zostały one przyniesione przez potężny, burzliwy przepływ, który najwyraźniej przeniósł się z oceanu w górę koryta starożytnej rzeki. Według naukowców wysokość fali osiągnęła dziesięć metrów. 

Źródło: © CC BY-SA 3.0/Uwe Dedering/Ron Blakely i Terry A. Gates 

Położenie stanowiska Tanis i krateru Chicxulub dzisiaj (po lewej) i 66 milionów lat temu (po prawej) 

Pył jest ważniejszy niż sadza 

Przede wszystkim autorzy badania odkryli, że pył krzemianowy powstający w wyniku uderzenia Chicxulub jest bardzo drobny. Jego wielkość ziaren waha się od 0,8 do ośmiu mikrometrów. To o jeden lub dwa rzędy wielkości mniej niż grubość ludzkiego włosa. Pył taki może utrzymywać się w powietrzu nawet przez 15 lat i w tym czasie kilkakrotnie okrążyć kulę ziemską. Modelowanie wykazało, że emisje pyłu wraz z sadzą i siarką blokowały fotosyntezę na prawie dwa lata i spowodowały ochłodzenie powierzchni Ziemi o 15 stopni Celsjusza. Co więcej, kluczową rolę odegrał kurz. „Po raz pierwszy modelowanie paleoklimatyczne wskazało na pył jako główny czynnik ustalający dwuletni okres tłumienia fotosyntezy i 15–20-letnie zimy na całej planecie” – powiedział dr Senel.

Średnia temperatura globalna na podstawie wyników symulacji. Z wykresu wynika, że ​​wpływ sadzy i popiołów na temperatury globalne jest znacznie mniejszy, a wpływ siarki silny, ale krótkotrwały 

Według aktualnych obliczeń skład czarnego całunu okrywającego Ziemię jest w przybliżeniu następujący: 75% to pył krzemianowy, 24% to siarka i tylko 1% to sadza. Według naukowców o proporcji decyduje miejsce uderzenia – przybrzeżna część półwyspu Jukatan i część wód przybrzeżnych. Losy życia na Ziemi mogłyby potoczyć się zupełnie inaczej, gdyby asteroida spadła gdzie indziej. Na przykład do oceanu: wtedy nie uniósłby się pył, aerozole siarczanowe szybko by się rozproszyły i nie doszłoby do katastrofy ekologicznej. I odwrotnie, upadek w centrum jednego z kontynentów byłby jeszcze bardziej katastrofalny dla wszystkich żywych istot.