Afslutningen af kridttiden for 66 millioner år siden var en hård tid at leve på Jorden.
Tre globale katastrofer forekom næsten samtidig: Chicxulub-meteoritten smækkede ind i det, der nu er Mexicos Yucatan-halvø, den massive vulkaniske provins fra Deccan Traps i det moderne Indien brød ud, og nogle tre fjerdedele af Jordens planter og dyr, inklusive alle ikke-avian dinosaurier, blev uddød. Forekomsten af disse tre begivenheder på samme tid i vores planetens historie har givet anledning til en årtier lang debat om årsagsforbindelser. Enten en stor sekvens af vulkanudbrud eller en ekstern jordpåvirkning kunne tænkes at forårsage en masseudryddelse - men var de alle på en eller anden måde forbundet?
Som jordforskere har vi grund til at tro, at der kan være en anden begivenhed at tilføje til listen. Vores nye forskning, der er offentliggjort i Science Advances, viser, at Chicxulub-påvirkningen kan have udløst yderligere vulkansk aktivitet langt fra Deccan-fælderne - langs titusinder af miles af undervands vulkanske rygge, der ligger i kanterne af tektoniske plader. Meteoritpåvirkningen forårsagede store seismiske bølger, der rejste rundt i kloden og tilsyneladende var i stand til at skylle magma ud af mantlen og ind i den oceaniske skorpe. Dette ville formodentlig være mere dårlige nyheder for datidens dinosaurier og anden flora og fauna.
**********
Det er velkendt, at seismisk aktivitet kan udløse en række hydrologiske fænomener og nogle gange endda vulkanudbrud. I kølvandet på store jordskælv i nærheden kan tør vandløb begynde at flyde, brøndniveauer kan gå op eller ned, og gejsere bryder undertiden ud. Seismicitet afskrækker også vulkanaktivitet, men kun når forholdene er helt rigtige - det er kun omkring 0, 4 procent af eksplosive vulkanudbrud, der kan være udløst af store jordskælv.
Så kunne det massive jordskælv, der blev genereret, da Chicxulub-meteoritten styrtede ned på Jorden, være relateret til de igangværende udbrud i Deccan-fælderne? Denne vulkanske provins dækkede store dele af Indien med lavastrømme på mindre end en million år. Et universitet i Californien, ledet af Berkeley-forskere (inklusive en af os, Leif Karlstrom), undersøgte muligheden for en forbindelse mellem disse to begivenheder.
Den seneste indsats til dato for disse udbrud har tydeligt vist, at Deccan-fælderne begyndte at sprede lava, før meteoritpåvirkningen og masseudryddelsen fandt sted. Men den Berkeley-ledede undersøgelse antydede, at Chicxulub-påvirkningen udløste en hurtig stigning i deres udbrud. Hvis det er sandt, kunne alle tre begivenheder tænkes forbundet: Virkningen ville blive efterfulgt af accelereret vulkansk aktivitet, der kunne bidrage til masseudryddelsen.
Undervands lava strømmer ud mellem tektoniske plader, som ved Axial Seamount, hvor den ligger på toppen af ældre lavas. (Bill Chadwick, Oregon State University og ROV Jason, Woods Hole Oceanographic Institution, CC BY-ND) **********
Hvis den trigger-by-impact-hypotese er rigtig, ville vi forvente, at andre vulkaniske systemer også var blevet sat ud.
På ethvert givet tidspunkt forekommer det store flertal af den vulkanske aktivitet på Jorden ikke i kontinentdækkende oversvømmelser af magma eller i eksplosioner som ved St. St. Helens. Det er på havbunden, hvor de tektoniske plader spreder sig fra hinanden. Når jordskorpen splitter, stiger det for det meste faste mantelag for at udfylde det skabte rum. Det smelter, når det dekomprimeres på vej op.
Illustration af en midthavsryg, med magma, der stiger op fra mantlen og bryder ud gennem skorpen ved grænsen mellem tektoniske plader. (Baggrund, E. Paul Oberlander, WHOI Graphic Services. Inset, Bill Chadwick, Oregon State University og ROV Jason, Woods Hole Oceanographic Institution. Ændret af Joseph Byrnes, CC BY-ND) Denne nye magma perkolererer sin vej til overfladen og brænder næsten kontinuerlig vulkanaktivitet langs det, der er kendt som midthavsryge. Denne proces skaber praktisk talt hele skorpen på bunden af havet. Da alderen på havbunden er relativt velkendt, bevarer den en fortegnelse over den vulkaniske aktivitet fra havet, der strækker sig tilbage over 100 millioner år. Denne bemærkelsesværdige oversigt over vulkanaktivitet skaber en mulighed for at teste den udløsende hypotese.
I vores nye undersøgelse brugte vi offentligt tilgængelige datasæt til at registrere en struktur på havbunden, der strækker sig 100 millioner år tilbage. Da der findes bedre topografiske kort for Mars og Venus end for Jordens havbund på verdensplan, blev vi tvunget til at bruge indirekte metoder til at se efter variationer i havbundens strukturer.
Minutte variationer i tyngdekraften på forskellige steder målt ved satellitter giver det nødvendige kortlægningsværktøj. Steder, der har en overskydende mængde klipper, der sidder på havbunden, som du kunne forvente at skyldes accelereret vulkansk aktivitet, vil have en lidt stærkere måling for Jordens gravitationsfelt.
Tiden med de mest små strukturelle afvigelser på havbunden - hvilket indikerer 8 procent flere masseanomalier end i gennemsnit - forekommer for 66 millioner år siden og falder sammen med alderen på Chicxulub-meteoritpåvirkningen. (Byrnes og Karlstrom, Sci. Adv. 2018; 4: eaao2994, CC BY-ND) Derefter inspicerede vi oversigten over disse “tyngdekraftsanomalier” for at se efter eventuelle ændringer i havbundens struktur, der skete hurtigt. Vi fandt, at en usædvanlig overflod af disse små strukturelle afvigelser på havbunden skete inden for 1 million år efter Chicxulub-påvirkningen. Tyngdekraftsanomalierne stemmer overens med ca. 650 fod høje bunker af overskydende materiale, der ligger på 66 millioner år gammel havbund på de indiske hav og Stillehavsområdet.
Det samlede volumen af overskydende materiale er vanskeligt at fastlægge, fordi en stor mængde magma kunne have været injiceret i den nederste skorpe, hvor det ville have en svagere gravitationssignatur. Men vi estimerer, at omkring tidspunktet for påvirkningen af Chicxulub, i størrelsesordenen 23.000 til 230.000 kubik miles af magma, brød ud af midthavsryggene over hele kloden. Dette er på niveau med de største erptive begivenheder i Jordens 4, 5-milliarder år lange historie, inklusive Deccan Traps.
Prikker markerer områder på havbunden, der viser høje spredningshastigheder på tidspunktet for Chicxulub-påvirkningen for 66 millioner år siden. Farver angiver den maksimale tyngdekraftsanomali inden for 2 grader. (Byrnes og Karlstrom, Sci. Adv. 2018; 4: eaao2994, CC BY-ND) **********
Vores observationer antyder følgende rækkefølge af begivenheder i slutningen af kridttiden. For lidt over 66 millioner år siden begynder Deccan-fælderne at bryde ud - sandsynligvis initieret af en bunke af varm klippe, der stiger op fra Jordens kerne, svarende på nogle måder til det, der sker under Hawaii eller Yellowstone i dag, der hæmmes på Indiens tektoniske plade. Midt-havsryggen og dinosaurerne fortsætter deres normale aktivitet.
Cirka 250.000 år senere rammer Chicxulub ud for kysten af det, der bliver Mexico. Påvirkningen medfører en massiv forstyrrelse af jordens klima og indsprøjter partikler i atmosfæren, der til sidst vil sætte sig ned i et lag med ler fundet over hele planeten. I kølvandet på påvirkningen accelererer vulkansk aktivitet i måske ti til hundreder af tusinder af år. Midt-havsrygterne udbruger store mængder magma, mens Deccan Traps-udbrud oversvømmer lava over store dele af det indiske subkontinent. I sidste ende er tre fjerdedele af jordens plante- og dyrearter forsvundet; de eneste resterende dinosaurer er den fjerede, flyvende sort, normalt benævnt fugle.
Målet er nu at forbedre vores forståelse af hver begivenhed og deres interaktion yderligere. Var der nok middelhavsaktivitet til at bidrage til masseudryddelsen, eller var den udløste ubådsvulkanisme blot et symptom på en mere markant planetarisk lidelse? Blev andre vulkanske systemer udløst af Chicxulub-påvirkningen? Hvilken spillede en større rolle i at drive udryddelsen: vulkanismen eller meteoren?
Det, der er klart, er, at denne nye forskning peger på sammenhænge mellem verdensomspændende katastrofer, en god påmindelse om, at begivenheder, der finder sted på den anden side af planeten, kan have følelser overalt.
Denne artikel blev oprindeligt offentliggjort på The Conversation.
Leif Karlstrom, lektor i jordvidenskab, University of Oregon
Joseph Byrnes, postdoktor i jordvidenskab, University of Minnesota
