Het einde van het Krijt 66 miljoen jaar geleden was een moeilijke tijd om op aarde te leven.
Drie wereldwijde rampen vonden bijna gelijktijdig plaats: de Chicxulub-meteoriet sloeg in wat nu het Mexicaanse schiereiland Yucatan is, de enorme vulkanische provincie Deccan Traps in het hedendaagse India barstte los en ongeveer driekwart van de planten en dieren op aarde, inclusief alle niet-aviaire dinosaurussen, ging uitgestorven. Het voorkomen van deze drie gebeurtenissen tegelijkertijd in de geschiedenis van onze planeet heeft een decennia lang debat over causale verbanden aangewakkerd. Ofwel een grote opeenvolging van vulkaanuitbarstingen of een buitenaardse impact zou een massale uitsterving kunnen veroorzaken - maar waren ze allemaal op de een of andere manier met elkaar verbonden?
Als aardwetenschappers hebben we reden om aan te nemen dat er nog een gebeurtenis aan de lijst kan worden toegevoegd. Ons nieuwe onderzoek, gepubliceerd in Science Advances, laat zien dat de impact van Chicxulub mogelijk extra vulkanische activiteit heeft veroorzaakt ver van de Deccan Traps - langs tienduizenden kilometers onderzeese vulkanische richels die aan de randen van tektonische platen liggen. De meteorietinslag veroorzaakte grote seismische golven die over de hele wereld reisden en blijkbaar in staat waren om magma uit de mantel en in de oceaanbodem te spoelen. Dit zou vermoedelijk meer slecht nieuws zijn voor de dinosauriërs en andere flora en fauna van die tijd.
**********
Het is bekend dat seismische activiteit een verscheidenheid aan hydrologische fenomenen kan veroorzaken, en soms zelfs vulkaanuitbarstingen. In de nasleep van nabijgelegen grote aardbevingen kunnen droge stromen beginnen te stromen, kunnen putniveaus omhoog of omlaag gaan en kunnen geisers soms uitbarsten. Seismiciteit veroorzaakt ook vulkanische activiteit, maar alleen als de omstandigheden precies goed zijn - het is slechts ongeveer 0, 4 procent van de explosieve vulkaanuitbarstingen die kunnen worden veroorzaakt door grote aardbevingen.
Dus kan de enorme aardbeving die werd veroorzaakt toen de Chicxulub-meteoriet op aarde crashte, verband houden met de voortdurende uitbarstingen in de Deccan-vallen? Deze vulkanische provincie bedekte een groot deel van India met lavastromen in minder dan een miljoen jaar. Een door onderzoekers geleid team van onderzoekers van de Universiteit van Californië (waaronder een van ons, Leif Karlstrom) heeft de mogelijkheid van een verband tussen deze twee gebeurtenissen opnieuw bekeken.
De meest recente inspanningen om deze uitbarstingen te dateren, hebben duidelijk aangetoond dat de Deccan Traps lava begonnen te spuwen voordat de meteorietinslag en het massale uitsterven plaatsvond. Maar de door Berkeley geleide studie suggereerde dat de Chicxulub-impact een snelle toename van hun uitbarstingspercentage veroorzaakte. Als dat waar is, kunnen alle drie de gebeurtenissen denkbaar worden verbonden: de impact zou worden gevolgd door versnelde vulkanische activiteit die zou kunnen bijdragen aan het uitsterven van de massa.
Onderwater lavastromen sijpelen uit tussen tektonische platen, zoals bij Axial Seamount, waar het bovenop oudere lava's ligt. (Bill Chadwick, Oregon State University, en ROV Jason, Woods Hole Oceanographic Institution, CC BY-ND) **********
Als de trigger-by-impact-hypothese klopt, zouden we verwachten dat andere vulkanische systemen ook zouden zijn verrekend.
Op elk willekeurig moment vindt de overgrote meerderheid van de vulkanische activiteit op aarde niet plaats in continentale overstromingen van magma of in explosies zoals op Mount St. Helens. Het is op de zeebodem, waar de tektonische platen zich verspreiden. Terwijl de aardkorst zich splitst, stijgt de meestal solide mantellaag op om de gecreëerde ruimte te vullen. Het smelt terwijl het decomprimeert op weg naar boven.
Illustratie van een mid-oceanische bergrug, met magma dat uit de mantel oprijst en door de korst op de grens tussen tektonische platen losbarst. (Achtergrond, E. Paul Oberlander, WHOI Graphic Services. Inset, Bill Chadwick, Oregon State University, en ROV Jason, Woods Hole Oceanographic Institution. Aangepast door Joseph Byrnes, CC BY-ND) Dit nieuwe magma percoleert zijn weg naar het oppervlak en voedt bijna continue vulkanische activiteit langs zogenaamde mid-oceanische ruggen. Dit proces creëert praktisch alle korst op de bodem van de oceaan. Omdat de leeftijd van de zeebodem relatief bekend is, bewaart het een record van oceanische vulkanische activiteit die zich uitstrekt over 100 miljoen jaar. Dit opmerkelijke record van vulkanische activiteit biedt een mogelijkheid om de triggerende hypothese te testen.
In onze nieuwe studie hebben we openbare gegevenssets gebruikt om de structuur van de zeebodem van 100 miljoen jaar oud te registreren. Omdat er voor Mars en Venus betere topografische kaarten bestaan dan voor de zeebodem op aarde op een wereldwijde schaal, werden we gedwongen om indirecte methoden te gebruiken om variaties in zeebodemstructuren te zoeken.
Minutenvariaties in de zwaartekracht op verschillende locaties, zoals gemeten door satellieten, bieden het benodigde kaarttool. Vlekken met een teveel aan gesteente op de zeebodem, zoals je zou verwachten als gevolg van versnelde vulkanische activiteit, hebben een iets sterkere meting voor het zwaartekrachtveld van de aarde.
De tijd met de kleinste structurele afwijkingen op de zeebodem - die 8 procent meer massa-afwijkingen aangeeft dan gemiddeld - vindt plaats op 66 miljoen jaar geleden en valt samen met de leeftijd van de meteorietinslag Chicxulub. (Byrnes en Karlstrom, Sci. Adv. 2018; 4: eaao2994, CC BY-ND) Vervolgens hebben we het record van deze "zwaartekrachtafwijkingen" geïnspecteerd om te kijken naar eventuele veranderingen in de structuur van de zeebodem die snel zijn gebeurd. We ontdekten dat een ongebruikelijke overvloed van deze kleine structurele afwijkingen op de zeebodem plaatsvond binnen 1 miljoen jaar na de impact van Chicxulub. De zwaartekrachtafwijkingen komen overeen met ruwweg 650 voet hoge stapels overtollig materiaal dat op 66 miljoen jaar oude zeebodem in de Indische en Stille Oceaan ligt.
Het totale volume overtollig materiaal is moeilijk vast te pinnen, omdat een grote hoeveelheid magma in de onderste korst had kunnen worden geïnjecteerd waar het een zwakkere zwaartekrachtsignatuur zou hebben. Maar we schatten dat rond de tijd van de Chicxulub-impact, in de orde van 23.000 tot 230.000 kubieke mijl magma uit de ruggen van de Mid-Oceaan uitbrak, over de hele wereld. Dit is vergelijkbaar met de grootste uitbarstende gebeurtenissen in de geschiedenis van 4, 5 miljard jaar op aarde, inclusief de Deccan Traps.
Punten markeren gebieden op de zeebodem die hoge spreidingspercentages vertonen ten tijde van de Chicxulub-impact 66 miljoen jaar geleden. Kleuren geven de maximale zwaartekrachtafwijking aan binnen 2 graden. (Byrnes en Karlstrom, Sci. Adv. 2018; 4: eaao2994, CC BY-ND) **********
Onze waarnemingen suggereren de volgende reeks gebeurtenissen aan het einde van het Krijt. Iets meer dan 66 miljoen jaar geleden beginnen de Deccan Traps uit te barsten - waarschijnlijk geïnitieerd door een pluim van hete rots die uit de kern van de aarde oprijst, vergelijkbaar met wat er vandaag gebeurt onder Hawaï of Yellowstone, dat botste op de tektonische plaat van India. De mid-oceanische ruggen en dinosaurussen blijven hun normale activiteit voortzetten.
Ongeveer 250.000 jaar later slaat Chicxulub voor de kust van wat Mexico wordt. De impact veroorzaakt een enorme verstoring van het klimaat op aarde, waarbij deeltjes in de atmosfeer worden geïnjecteerd die zich uiteindelijk zullen nestelen in een laag klei die zich op de planeet bevindt. In de nasleep van de impact versnelt vulkanische activiteit misschien tienduizenden tot honderdduizenden jaren. De mid-oceanische ruggen barsten grote hoeveelheden magma uit, terwijl de uitbarstingen van Deccan Traps de lava overstromen over een groot deel van het Indiase subcontinent. Uiteindelijk is driekwart van de plant- en diersoorten op aarde verdwenen; de enige overgebleven dinosaurussen zijn de gevederde, vliegende variëteit, normaal aangeduid als vogels.
Het doel is nu om ons begrip van elke gebeurtenis en hun interacties verder te verfijnen. Was er voldoende mid-oceanische bergkamactiviteit om bij te dragen aan de massale uitsterving, of was het getriggerde onderzeese vulkanisme slechts een symptoom van een meer significante planetaire kwaal? Werden andere vulkanische systemen geactiveerd door de impact van Chicxulub? Welke speelde een grotere rol bij het uitsterven: het vulkanisme of de meteoor?
Wat duidelijk is, is dat dit nieuwe onderzoek wijst op wereldwijde schaalverbindingen tussen rampen, een goede herinnering dat gebeurtenissen aan de andere kant van de planeet overal gevolgen kunnen hebben.
Dit artikel is oorspronkelijk gepubliceerd op The Conversation.
Leif Karlstrom, universitair docent aardwetenschappen, Universiteit van Oregon
Joseph Byrnes, postdoctoraal medewerker aardwetenschappen, Universiteit van Minnesota
