Sfârșitul perioadei Cretaceului acum 66 de milioane de ani a fost un moment dur pentru a trăi pe Pământ.
Trei catastrofe globale s-au produs aproape simultan: meteoritul Chicxulub s-a prăbușit în ceea ce este acum Peninsula Yucatan a Mexicului, masivul provincie vulcanică Deccan Traps din India modernă a izbucnit și unele trei sferturi din plantele și animalele Pământului, inclusiv toate dinozaurii neaviari, s-a stins. Apariția acestor trei evenimente în același timp în istoria planetei noastre a alimentat o dezbatere de zeci de ani despre legăturile cauzale. Fie o secvență mare de erupții vulcanice, fie un impact extraterestru ar putea provoca o extincție în masă - dar au fost toate legate cumva?
În calitate de oameni de știință ai Pământului, avem motive să credem că poate exista un alt eveniment de adăugat pe listă. Noua noastră cercetare, publicată în Science Advances, arată că impactul Chicxulub ar fi putut declanșa o activitate vulcanică suplimentară, departe de Capcanele Deccan - de-a lungul a zeci de mii de mile de creste vulcanice subterane care se află la marginile plăcilor tectonice. Impactul de meteorit a provocat valuri seismice mari care au călătorit pe tot globul și au fost aparent capabile să înroșească magma din manta și în scoarța oceanică. Aceasta ar fi probabil o veste mai proastă pentru dinozauri și alte flore și faună ale vremii.
**********
Este bine cunoscut faptul că activitatea seismică poate declanșa o varietate de fenomene hidrologice și uneori chiar erupții vulcanice. În urma cutremurelor mari din apropiere, fluxurile uscate pot începe să curgă, nivelele puțurilor pot urca sau coborî, iar ghezerele uneori erup. Seismicitatea declanșează, de asemenea, activitatea vulcanică, dar numai atunci când condițiile sunt corecte - este doar aproximativ 0, 4 la sută din erupții vulcanice explozive care ar putea fi declanșate de cutremure mari.
Așadar, cutremurul masiv generat atunci când meteoritul Chicxulub s-a prăbușit pe Pământ ar putea fi legat de erupțiile în curs din Capcanele Deccan? Această provincie vulcanică a acoperit o mare parte din India cu fluxuri de lavă în mai puțin de un milion de ani. O universitate din California, echipă de cercetători condusă de Berkeley (inclusiv unul dintre noi, Leif Karlstrom) a revizuit posibilitatea unei conexiuni între aceste două evenimente.
Cele mai recente eforturi până la data acestor erupții au arătat clar că Capcanele Deccan au început să țâșnească lavă înainte de impactul meteoritului și de dispariția în masă. Dar studiul condus de Berkeley a sugerat că impactul Chicxulub a declanșat o creștere rapidă a ratei lor de erupție. Dacă este adevărat, toate cele trei evenimente ar putea fi conectate: impactul ar fi urmat de o activitate vulcanică accelerată care ar putea contribui la stingerea masei.
Lavele subacvatice se scurg între plăcile tectonice, ca la Axial Seamount, unde se află deasupra unor lave mai vechi. (Bill Chadwick, Universitatea de Stat din Oregon și Jason ROV, Instituția Oceanografică Woods Hole, CC BY-ND) **********
Dacă ipoteza de declanșare a impactului este corectă, ne-am aștepta ca și alte sisteme vulcanice ar fi fost oprite.
În orice moment, marea majoritate a activității vulcanice de pe Pământ nu se produce în inundațiile de magmă care acoperă continentul sau în explozii precum Muntele Sf. Helens. Este pe malul mării, unde plăcile tectonice se răspândesc. Pe măsură ce scoarța terestră se desparte, stratul de manta în mare parte se ridică pentru a umple spațiul creat. Se topește pe măsură ce se descompune pe drumul de urcare.
Ilustrație a unei creste din mijlocul oceanului, cu magmă care se ridică din manta și erupe prin crustă la limita dintre plăcile tectonice. (Fundal, E. Paul Oberlander, Servicii grafice WHOI. Inset, Bill Chadwick, Universitatea de Stat din Oregon și Jason ROV, Instituția Oceanografică Woods Hole. Modificată de Joseph Byrnes, CC BY-ND) Această nouă magmă își croiește drumul către suprafață și combustibilă activitate continuă vulcanică de-a lungul ceea ce sunt cunoscute sub numele de creste din mijlocul oceanului. Acest proces creează practic toată crusta de pe fundul oceanului. Întrucât veacurile de pe malul mării sunt relativ cunoscute, păstrează un record al activității vulcanice oceanice care se întinde de peste 100 de milioane de ani. Această înregistrare remarcabilă a activității vulcanice creează o oportunitate de a testa ipoteza declanșatoare.
În noul nostru studiu, am folosit seturi de date disponibile publicului pentru a înregistra structura de pe malul mării care se întinde în urmă cu 100 de milioane de ani. Deoarece există hărți topografice mai bune pentru Marte și Venus decât pentru litoralul terestru la scară globală, am fost nevoiți să folosim metode indirecte pentru a căuta variații în structurile de pe malul mării.
Variațiile minime ale puterii gravitației în diferite locații măsurate de sateliți oferă instrumentul de mapare necesar. Petele care au o cantitate excesivă de rocă așezată pe fundul mării, așa cum așteptați să rezulte dintr-o activitate vulcanică accelerată, vor avea o măsurare puțin mai puternică pentru câmpul gravitațional al Pământului.
Perioada cu cele mai mici anomalii structurale de pe fundul mării - care indică cu 8% mai multe anomalii în masă decât în medie - apare la 66 de milioane de ani în urmă și coincide cu vârsta impactului meteoritului Chicxulub. (Byrnes și Karlstrom, Sci. Adv. 2018; 4: eaao2994, CC BY-ND) Am inspectat apoi înregistrarea acestor „anomalii gravitaționale” pentru a căuta orice modificare a structurii litoralului care s-a întâmplat rapid. Am constatat că o abundență neobișnuită a acestor mici anomalii structurale pe fundul mării s-a întâmplat în termen de 1 milion de ani de la impactul Chicxulub. Anomaliile gravitaționale sunt în concordanță cu grămezi de aproximativ 650 de metri înălțime care se află pe malul mării vechi de 66 de milioane de ani în oceanele Indian și Pacific.
Volumul total de exces de material este dificil de identificat, deoarece o cantitate mare de magmă ar fi putut fi injectată în scoarța inferioară, unde ar avea o semnătură gravitațională mai slabă. Dar estimăm că în jurul perioadei de impact a Chicxulubului, de ordinul a 23.000 până la 230.000 de km cub de magmă a erupt din creste din oceanul de pe tot globul. Acest lucru este egal cu cele mai mari evenimente eruptive din istoria Pământului de 4, 5 miliarde de ani, inclusiv Capcanele Deccan.
Punctele marchează zone de pe malul mării care arată rate mari de răspândire la momentul impactului de la Chicxulub acum 66 de milioane de ani. Culorile indică anomalia gravitațională maximă la 2 grade. (Byrnes și Karlstrom, Sci. Adv. 2018; 4: eaao2994, CC BY-ND) **********
Observațiile noastre sugerează următoarea succesiune de evenimente de la sfârșitul perioadei Cretaceului. Cu puțin peste 66 de milioane de ani în urmă, Capcanele Deccan încep să erupă - inițiate probabil de un penaj de rocă fierbinte care se ridică din miezul Pământului, similar în unele privințe cu ceea ce se întâmplă sub Hawaii sau Yellowstone în ziua de azi, care a afectat partea plăcii tectonice a Indiei. Coamele și dinozaurii din mijlocul oceanului își continuă activitatea normală.
După aproximativ 250.000 de ani, Chicxulub ajunge în largul coastei a ceea ce va deveni Mexic. Impactul provoacă o perturbare masivă a climatului Pământului, injectând particule în atmosferă care se vor instala în cele din urmă într-un strat de argilă găsit pe toată planeta. În urma impactului, activitatea vulcanică accelerează de zeci până la sute de mii de ani. Creste din mijlocul oceanului erup volumele mari de magmă, în timp ce erupțiile Deccan Traps inundează lavă pe mare parte din subcontinentul indian. La final, trei sferturi din speciile vegetale și animale ale Pământului au dispărut; singurii dinozauri rămași sunt soiul cu pene, zburătoare, denumite în mod normal păsări.
Acum, obiectivul este de a rafina în continuare înțelegerea noastră despre fiecare eveniment și interacțiunile lor. A existat suficientă activitate de coastă din mijlocul oceanului pentru a contribui la stingerea în masă sau a fost vulcanismul submarin declanșat doar un simptom al unei afecțiuni planetare mai semnificative? Au fost alte sisteme vulcanice declanșate de impactul Chicxulub? Care a jucat un rol mai mare în conducerea dispariției: vulcanismul sau meteoritul?
Ceea ce este clar este că această nouă cercetare indică conexiuni la scară globală între catastrofe, un bun amintire că evenimentele care se petrec în cealaltă parte a planetei pot avea efecte resimțite peste tot.
Acest articol a fost publicat inițial pe The Conversation.
Leif Karlstrom, profesor asistent la Științele Pământului, Universitatea din Oregon
Joseph Byrnes, asociat postdoctoral al științelor pământului, Universitatea din Minnesota
