Slutten av krittiden for 66 millioner år siden var en grov tid å leve på jorden.
Tre globale katastrofer skjedde nesten samtidig: Chicxulub-meteoritten smalt inn i det som nå er Mexicos Yucatan-halvøy, den massive vulkanske provinsen Deccan Traps i det moderne India brøt ut, og noen tre fjerdedeler av jordens planter og dyr, inkludert alle ikke-avian dinosaurer, ble utdødd. Forekomsten av disse tre hendelsene på samme tid i vår planetens historie har drevet en tiårelang debatt om årsakssammenheng. Enten en stor sekvens av vulkanutbrudd eller en utenomjordisk påvirkning kan tenkes å forårsake en masseutryddelse - men var de alle på en eller annen måte forbundet?
Som jordforskere har vi grunn til å tro at det kan være en annen hendelse å legge til listen. Den nye forskningen vår, publisert i Science Advances, viser at Chicxulub-påvirkningen kan ha utløst ytterligere vulkansk aktivitet langt fra Deccan Traps - langs titusenvis av kilometer med undersjøiske vulkanrygger som ligger i kantene av tektoniske plater. Meteorittpåvirkningen forårsaket store seismiske bølger som reiste rundt i kloden og tilsynelatende var i stand til å spyle magma ut av mantelen og inn i den havlige skorpen. Dette vil antagelig være mer dårlige nyheter for datidens dinosaurer og annen flora og fauna.
**********
Det er velkjent at seismisk aktivitet kan utløse en rekke hydrologiske fenomener, og noen ganger til og med vulkanutbrudd. I kjølvannet av store jordskjelv i nærheten, kan tørre bekker begynne å flyte, brønnnivåene kan gå opp eller ned, og geysirer bryter noen ganger ut. Seismisitet avhenger også av vulkansk aktivitet, men bare når forholdene er helt riktige - det er bare rundt 0, 4 prosent av eksplosive vulkanutbrudd som kan utløses av store jordskjelv.
Kan det enorme jordskjelvet som ble generert da Chicxulub-meteoritten krasjet inn på jorden, være relatert til de pågående utbruddene i Deccan Traps? Denne vulkanske provinsen dekket store deler av India med lavastrømmer på under en million år. Et universitet i California, ledet av Berkeley-forskere (inkludert en av oss, Leif Karlstrom) revurderte muligheten for en forbindelse mellom disse to hendelsene.
Den siste innsatsen hittil i disse utbruddene har tydelig vist at Deccan Traps begynte å spre lava før meteorittpåvirkningen og masseutryddelsen skjedde. Men den Berkeley-ledede studien antydet at Chicxulub-påvirkningen utløste en rask økning i deres utbruddshastighet. Hvis det er sant, kan alle tre hendelser tenkes å være koblet sammen: Virkningen ville bli fulgt av akselerert vulkansk aktivitet som kan bidra til masseutryddelsen.
Undervanns-lavastrømmer siver ut mellom tektoniske plater, som ved Axial Seamount, der den ligger på toppen av eldre lavas. (Bill Chadwick, Oregon State University, og ROV Jason, Woods Hole Oceanographic Institution, CC BY-ND) **********
Hvis den utløse-etter-påvirkningen hypotesen er riktig, kan vi forvente at andre vulkanske systemer også ville blitt satt av.
Til enhver tid forekommer det store flertallet av den vulkanske aktiviteten på jorden ikke i kontinentdekkende flom av magma eller i eksplosjoner som ved Mount St. Helens. Det ligger på havbunnen, der de tektoniske platene sprer seg fra hverandre. Når jordskorpen splitter, stiger det for det meste solide mantellaget for å fylle det skapte rommet. Den smelter når den dekomprimerer på vei opp.
Illustrasjon av en midthavsrygg, med magma som stiger opp fra mantelen og bryter ut gjennom jordskorpen ved grensen mellom tektoniske plater. (Bakgrunn, E. Paul Oberlander, WHOI Graphic Services. Inset, Bill Chadwick, Oregon State University, og ROV Jason, Woods Hole Oceanographic Institution. Endret av Joseph Byrnes, CC BY-ND) Denne nye magma perkulerer veien til overflaten og brensler tilnærmet kontinuerlig vulkansk aktivitet langs det som er kjent som midthavsrygger. Denne prosessen skaper praktisk talt all jordskorpen på bunnen av havet. Siden alderen på havbunnen er relativt kjent, bevarer den en registrering av vulkansk aktivitet fra havet som strekker seg over 100 millioner år. Denne bemerkelsesverdige oversikten over vulkansk aktivitet skaper en mulighet til å teste den utløsende hypotesen.
I vår nye studie brukte vi offentlig tilgjengelige datasett for å lage en oversikt over strukturen til havbunnen som strekker seg 100 millioner år tilbake. Siden det finnes bedre topografiske kart for Mars og Venus enn for jordens havbunn på global skala, ble vi tvunget til å bruke indirekte metoder for å lete etter variasjoner i havgulvstrukturer.
Minutte variasjoner i tyngdekraften på forskjellige steder målt ved satellitter gir det nødvendige kartleggingsverktøyet. Steder som har en overflødig mengde stein som sitter på havbunnen, som du forventer å følge av akselerert vulkansk aktivitet, vil ha en litt sterkere måling for jordas gravitasjonsfelt.
Tiden med de mest små strukturelle avvikene på havbunnen - noe som indikerer 8 prosent flere masseanomalier enn i gjennomsnitt - forekommer for 66 millioner år siden og sammenfaller med Chicxulubs meteorittpåvirkning. (Byrnes og Karlstrom, Sci. Adv. 2018; 4: eaao2994, CC BY-ND) Deretter inspiserte vi oversikten over disse “tyngdekraftene” for å se etter endringer i havbunnen som skjedde raskt. Vi fant at en uvanlig overflod av disse små strukturelle avvikene på havbunnen skjedde i løpet av 1 million år etter Chicxulub-påvirkningen. Tyngdekraftsavvikene stemmer overens med omtrent 650 fot høye bunker med overflødig materiale som ligger på 66 millioner år gammel havbunnen i de indiske havene og Stillehavet.
Det totale volumet av overflødig materiale er vanskelig å feste, fordi en stor mengde magma kunne ha blitt injisert i den nedre skorpen der den ville ha en svakere gravitasjonssignatur. Men vi anslår at rundt tidspunktet for utbredelsen av Chicxulub, i størrelsesorden 23.000 til 230.000 kubikk miles av magma, raste ut fra midthavets rygger over hele kloden. Dette er på nivå med de største erptive hendelsene i jordas historie på 4, 5 milliarder år, inkludert Deccan Traps.
Prikker markerer områder på havbunnen som viser høye spredningsgrader på Chicxulub-påvirkningen for 66 millioner år siden. Farger indikerer den maksimale tyngdekraften innen 2 grader. (Byrnes og Karlstrom, Sci. Adv. 2018; 4: eaao2994, CC BY-ND) **********
Våre observasjoner antyder følgende hendelsesrekkefølge på slutten av krittperioden. For litt over 66 millioner år siden begynner Deccan Traps å bryte ut - sannsynligvis initiert av en plysj av varm stein som stiger opp fra jordens kjerne, som på noen måter ligner det som skjer under Hawaii eller Yellowstone i dag, som hindret på siden av Indias tektoniske plate. Midthavsryggene og dinosaurene fortsetter sin normale aktivitet.
Omtrent 250 000 år senere treffer Chicxulub utenfor kysten av det som skal bli Mexico. Påvirkningen forårsaker en massiv forstyrrelse av jordas klima, og injiserer partikler i atmosfæren som til slutt vil bosette seg i et lag med leire som finnes over hele planeten. I kjølvannet av påvirkningen akselererer vulkansk aktivitet i kanskje titalls til hundretusener av år. Midt-havryggene sprenger store mengder magma, mens Deccan Traps-utbruddene oversvømmer lava over store deler av det indiske subkontinentet. Til slutt har tre fjerdedeler av jordas plante- og dyrearter forsvunnet; de eneste gjenværende dinosaurene er den fjærede, flygende sorten, vanligvis referert til som fugler.
Nå er målet å videreutvikle vår forståelse av hver hendelse og deres interaksjoner. Var det nok aktivitet på midten av havryggene til å bidra til masseutryddelsen, eller var den utløste ubåtvulkanismen bare et symptom på noe mer markant planetarisk plager? Ble andre vulkanske systemer utløst av Chicxulub-påvirkningen? Som spilte en større rolle i å drive utryddelsen: vulkanismen eller meteoren?
Det som er klart, er at denne nye forskningen peker på sammenhenger mellom katastrofer i global målestokk, en god påminnelse om at hendelser som skjer på den andre siden av planeten kan få effekt overalt.
Denne artikkelen ble opprinnelig publisert på The Conversation.
Leif Karlstrom, assisterende professor i jordvitenskap, University of Oregon
Joseph Byrnes, postdoktor i jordvitenskap, University of Minnesota
