Краят на периода Креда преди 66 милиона години беше грубо време за живот на Земята.
Три глобални катастрофи са станали почти едновременно: метеоритът Chicxulub се блъсна в това, което е сега на Мексиканския полуостров Юкатан, избухна масивната вулканична провинция Deccan Traps в съвременна Индия и някои три четвърти от растенията и животните на Земята, включително всички не-птичи динозаври, изчезна. Настъпването на тези три събития едновременно в историята на нашата планета породи десетилетия дебат за причинно-следствените връзки. Или голяма поредица от вулканични изригвания или извънземно въздействие може да доведе до масово изчезване - но всички те по някакъв начин бяха свързани?
Като учени по Земята имаме основание да смятаме, че може да има още едно събитие, което да добавим към списъка. Нашите нови изследвания, публикувани в Science Advances, показват, че въздействието на Chicxulub може да е предизвикало допълнителна вулканична активност далеч от капаните на Декан - заедно с десетки хиляди мили подводни вулканични хребети, които лежат в краищата на тектоничните плочи. Въздействието на метеорита предизвика големи сеизмични вълни, които обиколиха земното кълбо и очевидно бяха способни да изхвърлят магмата от мантията и в океанската кора. Това вероятно ще е по-лоша новина за тогавашните динозаври и друга флора и фауна.
**********
Добре известно е, че сеизмичната активност може да предизвика различни хидрологични явления, а понякога дори и вулканични изригвания. Вследствие на близките големи земетресения сухите потоци могат да започнат да текат, нивата на кладенеца могат да се издигнат нагоре или надолу, а гейзерите понякога изригват. Сеизмичността също предизвиква вулканична активност, но само когато условията са точно - само около 0, 4 процента от експлозивни вулканични изригвания, които могат да бъдат предизвикани от големи земетресения.
Така че може ли масовото земетресение, генерирано при сблъсък на Земята на метеорита Chicxulub, да бъде свързано с продължаващите изригвания в капаните на Декан? Тази вулканична провинция покри голяма част от Индия с потоци лава за по-малко от милион години. Калифорнийски университет, ръководен от Беркли екип от изследователи (включително един от нас, Лейф Карлстром) преразгледа възможността за връзка между тези две събития.
Последните усилия към днешна дата тези изригвания ясно показват, че Декановите капани започнаха да измиват лава преди да настъпи метеоритното въздействие и масовото изчезване. Но проведеното от Беркли проучване предполага, че въздействието на Chicxulub предизвиква бързо увеличаване на скоростта на изригване. Ако е истина, и трите събития могат да бъдат свързани: Въздействието ще бъде последвано от ускорена вулканична активност, която може да допринесе за масовото изчезване.
Подводните потоци на лавата изтичат между тектоничните плочи, както в аксиалния подвод, където лежи отгоре на по-старите лави. (Бил Чадуик, Държавен университет в Орегон, и ROV Jason, Океанографска институция на Уудс Хоул, CC BY-ND) **********
Ако хипотезата за задействане чрез въздействие е правилна, бихме очаквали, че и други вулканични системи също биха започнали.
В даден момент огромното мнозинство от вулканичната активност на Земята не се извършва при покриване на континент от наводнения на магма или при експлозии като на планината Сейнт Еленс. Това е на морското дъно, където тектонските плочи се разстилат на разстояние. Докато земната кора се разделя, предимно твърдият слой мантия се издига, за да запълни създаденото пространство. Топи се, докато се разпадне по пътя нагоре.
Илюстрация на средноокеански хребет, като магмата се издига от мантията и изригва през кора на границата между тектонските плочи. (Обща информация, Е. Пол Оберландер, Графични услуги на WHOI. Inset, Бил Чадуик, Орегонския държавен университет и ROV Jason, Океанографската институция на Уудс Хоул. Променено от Джоузеф Бърнс, CC BY-ND) Тази нова магма прокарва пътя си към повърхността и подхранва почти непрекъснатата вулканична активност по протежение на известните като хребети на средния океан. Този процес създава практически цялата кора на дъното на океана. Тъй като вековете на морското дъно са сравнително добре известни, той запазва рекордите за океанската вулканична активност, простираща се назад в продължение на 100 милиона години. Този забележителен запис на вулканична активност създава възможност за тестване на задействащата хипотеза.
В новото си проучване използвахме публично достъпни набори от данни, за да направим запис на структурата на морското дъно, простиращо се назад 100 милиона години. Тъй като за Марс и Венера съществуват по-добри топографски карти от тези за морското дъно на Земята в световен мащаб, бяхме принудени да използваме косвени методи, за да търсим вариации в структурите на морското дъно.
Минутните колебания в силата на гравитацията на различни места, измерени от спътници, осигуряват необходимия инструмент за картографиране. Петната, които имат излишно количество скала, седнала на морското дъно, както бихте очаквали да се получи от ускорена вулканична активност, ще имат малко по-силно измерване на гравитационното поле на Земята.
Времето с най-малките структурни аномалии на морското дъно - показващо с 8 процента по-масови аномалии, отколкото средно - се случва преди 66 милиона години и съвпада с епохата на въздействието на метеорита Chicxulub. (Byrnes and Karlstrom, Sci. Adv. 2018; 4: eaao2994, CC BY-ND) След това проверихме записа на тези „гравитационни аномалии“, за да потърсим промени в структурата на морското дъно, които се случиха бързо. Открихме необичайно изобилие от тези малки структурни аномалии на морското дъно, станали в рамките на 1 милион години от въздействието на Chicxulub. Гравитационните аномалии са в съответствие с приблизително 650 фута високи купчини излишен материал, лежащ на 66-милионно годишно морско дъно в Индийския и Тихия океан.
Общият обем на излишния материал е трудно да се определи, тъй като голямо количество магма би могло да се инжектира в долната кора, където тя би имала по-слаба гравитационна сигнатура. Но смятаме, че около времето на въздействието на Chicxulub, от порядъка на 23 000 до 230 000 кубични мили магма изригна от хребетите на средния океан по целия свят. Това е наравно с най-големите изригващи събития в 4, 5-милиардната история на Земята, включително капаните на Декан.
Точките отбелязват области на морското дъно, които показват високи темпове на разпространение по времето на въздействието на Chicxulub преди 66 милиона години. Цветовете показват максималната гравитация на гравитацията в рамките на 2 градуса. (Byrnes and Karlstrom, Sci. Adv. 2018; 4: eaao2994, CC BY-ND) **********
Нашите наблюдения предполагат следната последователност от събития в края на периода Креда. Преди малко повече от 66 милиона години Декановите капани започват да изригват - вероятно инициирани от струя гореща скала, издигаща се от ядрото на Земята, подобна по някакъв начин на това, което се случва под Хавайските острови или Йелоустоун днес, които настъпват на страната на тектонската плоча на Индия. Средните океански хребети и динозаври продължават нормалната си дейност.
Около 250 000 години по-късно Chicxulub удря край брега на онова, което ще стане Мексико. Въздействието причинява масивно нарушаване на климата на Земята, инжектиране на частици в атмосферата, които в крайна сметка ще се установят в слой от глина, открит по цялата планета. Вследствие на въздействието вулканичната активност се ускорява за може би десетки до стотици хиляди години. Средноокеанските хребети изригват големи обеми магма, докато изригванията на Декановите капани заливат лава в голяма част от индийския субконтинент. В крайна сметка три четвърти от растителните и животинските видове на Земята са изчезнали; Единствените останали динозаври са пернат, летящ сорт, обикновено наричан птици.
Сега целта е да усъвършенстваме по-добре нашето разбиране за всяко събитие и техните взаимодействия. Имаше ли достатъчно активност на гребена в средния океан, която да допринесе за масовото изчезване, или задействаният подводен вулканизъм беше само симптом на някакво по-значително планетарно заболяване? Другите вулканични системи ли бяха задействани от въздействието на Chicxulub? Кой изигра по-голяма роля в задвижването на изчезването: вулканизмът или метеорът?
Ясното е, че това ново изследване сочи глобални връзки между катастрофи, добро напомняне, че събитията, случващи се от другата страна на планетата, могат да имат ефект, усетен навсякъде.
Тази статия първоначално е публикувана в The Conversation.
Лейф Карлстром, асистент по земни науки, Университет в Орегон
Джоузеф Бирнс, докторантура по наука за Земята, Университета на Минесота
