В то время как некоторые ученые считают, что столкновения с астероидами и кометами являются причиной массовых вымираний на Земле, новое исследование из Дартмута указывает на извержения вулканов как на ключевой фактор.
Исследования под руководством Дартмута подтверждают связь между мегавулканами и массовыми вымираниями.
Что убило динозавров 66 миллионов лет назад в конце
” data-gt-translate-attributes=”[{“attribute=””>меловойпериод[{“attribute=””>Cretaceous Период? Это долгое время было предметом научных дискуссий, и многие исследователи решили определить, что вызвало пять массовых вымираний, которые изменили жизнь на планете Земля в одно геологическое мгновение. Некоторые эксперты считают, что кометы или астероиды, врезавшиеся в Землю, были наиболее вероятными агентами массового поражения. Другие ученые утверждают, что массовые извержения вулканов были основной причиной вымирания. Новое исследование под руководством Дартмута, опубликованное 12 сентября в Труды Национальной академии наук (PNAS) сообщает, что вулканическая активность, по-видимому, была ключевым фактором массовых вымираний.
Эти новые результаты представляют собой наиболее убедительные количественные доказательства на сегодняшний день того, что связь между крупными извержениями вулканов и массовым оборотом видов не является случайной.
По словам исследователей, четыре из пяти массовых вымираний произошли одновременно с типом вулканического излияния, называемого базальтовым наводнением. Эти извержения затопляют лавой огромные территории — даже целый континент — всего за миллион лет. В геологическом масштабе времени это всего лишь мгновение ока. В качестве доказательства они оставляют после себя массивные отпечатки пальцев — обширные области ступенчатой изверженной породы (затвердевшей в результате извержения лавы), которые геологи называют «крупными изверженными провинциями».
Вулкан Фаградальсфьялль недалеко от столицы Исландии Рейкьявика извергался шесть месяцев в 2021 году, а также снова в августе. Фото: Таня Грипачевская
Чтобы считаться «большой», большая магматическая провинция должна содержать не менее 100 000 кубических километров магмы. (Один кубический километр равен 264 миллиардам галлонов или объему 400 000 олимпийских бассейнов.) Для контекста: извержение вулкана Сент-Хеленс в 1980 году вызвало менее одного кубического километра магмы. По словам исследователей, большинство вулканов, представленных в исследовании, извергали в миллион раз больше лавы, чем это.
Исследовательская группа использовала три хорошо зарекомендовавших себя набора данных по геологической шкале времени, палеобиологии и крупным изверженным провинциям, чтобы изучить временную связь между массовым вымиранием и крупными изверженными провинциями.
«Большие ступенчатые области магматических пород от этих крупных извержений вулканов, кажется, совпадают по времени с массовыми вымираниями и другими значительными климатическими и экологическими событиями», — говорит ведущий автор Теодор Грин ’21, который проводил это исследование в рамках Senior. Участвовал в программе стипендий в Дартмуте, сейчас учится в аспирантуре Принстона.
«Наши результаты не позволяют игнорировать роль вулканизма в исчезновении».
— Бренхин Келлер, доцент кафедры наук о Земле в Дартмуте
На самом деле, серия извержений в современной Сибири вызвала самое разрушительное из массовых вымираний около 252 миллионов лет назад, выпустив в атмосферу огромное количество углекислого газа и почти задушив всю жизнь. Свидетельство тому — Сибирские траппы, большая область вулканических пород размером примерно с Австралию.
Извержения вулканов также потрясли Индийский субконтинент примерно во время великого вымирания динозавров, сформировав то, что сегодня известно как плато Декан. Это, как и удар астероида, имело бы далеко идущие глобальные последствия, покрывая атмосферу пылью и ядовитыми парами, задушив динозавров и других живых существ в дополнение к изменению климата в долгосрочных масштабах.
С другой стороны, говорят исследователи, теории в пользу аннигиляции в результате удара астероида основаны на ударнике Чиксулуб, космическом камне, который потерпел крушение на мексиканском полуострове Юкатан примерно в то же время, когда вымерли динозавры.
Вулкан Фаградальсфьялль недалеко от столицы Исландии Рейкьявика извергался шесть месяцев в 2021 году, а также снова в августе. Фото: Моксло Сриуба/CC BY-SA 4.0
«Все другие теории, которые пытались объяснить, что убило динозавров, включая вулканизм, потерпели крах, когда был обнаружен ударный кратер Чиксулуб», — говорит соавтор Бренхин Келлер, доцент кафедры наук о Земле в Дартмуте. Но, отмечает он, очень мало свидетельств подобных столкновений, совпадающих с другими массовыми вымираниями, несмотря на десятилетия исследований.
В Дартмуте Грин намеревался найти способ количественной оценки очевидной связи между извержениями и вымираниями и проверить, было ли это совпадение просто случайностью или существовали доказательства причинно-следственной связи между ними. Работая с Келлером и соавтором Полом Ренне, профессором науки о Земле и планетах в Калифорнийский университет, Беркли и директор Центра геохронологии Беркли, Грин нанял суперкомпьютеры Дартмутского исследовательского кластера для обработки чисел.
Ученые сравнили наилучшие доступные оценки извержений паводковых базальтов с периодами радикального исчезновения видов в геологической шкале времени, включая, помимо прочего, пять массовых вымираний. Чтобы доказать, что выбор времени был более чем случайным, они проверили, будут ли извержения точно так же соответствовать случайно сгенерированному шаблону, и повторили упражнение со 100 миллионами таких шаблонов. Они обнаружили, что совпадение с периодами вымирания гораздо больше, чем случайность.
«Хотя трудно определить, вызвал ли конкретный извержение вулкана одно конкретное массовое вымирание, наши результаты не позволяют игнорировать роль вулканизма в вымирании», — говорит Келлер. Ученые ожидают, что если бы была обнаружена причинно-следственная связь между извержениями вулканических базальтов и массовыми вымираниями, более крупные извержения повлекли бы за собой более серьезные вымирания, но такой корреляции не наблюдалось.
Примеры паводкового базальтового вулканизма можно увидеть в так называемых потоках Гранд-Ронд, обнажающихся в каньоне Джозеф на границе Орегона и Вашингтона. Кредит: Бренхин Келлер
Вместо того, чтобы рассматривать абсолютную величину извержений, группа исследователей упорядочила вулканические события по скорости, с которой они извергали лаву. Они обнаружили, что вулканические события с самой высокой скоростью извержения действительно вызвали наибольшие разрушения, вызывая более серьезные вымирания, вплоть до массовых.
«Наши результаты показывают, что, по всей вероятности, на границе мелового периода третичного периода должно было произойти массовое вымирание значительной величины, независимо от того, было ли воздействие или нет, что теперь можно показать более количественно», — говорит Ренне. «Тот факт, что было воздействие, несомненно, усугубил ситуацию».
Ученые также просчитали цифры для астероидов. Совпадение ударов с периодами оборота видов было значительно слабее и резко ухудшалось, когда не учитывался ударник Чиксулуб. Это говорит о том, что другие более мелкие известные импакторы не вызывали значительных вымираний.
По словам Грина, скорость извержения Деканских ловушек в Индии предполагает, что все было готово для повсеместного вымирания даже без астероида. Удар был двойным ударом, который громко прозвучал похоронным звоном для динозавров, добавляет он.
По словам Грина, извержения паводковых базальтов в геологической летописи нечасты. Последний подобный, но значительно меньший масштаб произошел около 16 миллионов лет назад на северо-западе Тихого океана.
«Хотя общее количество углекислого газа, выбрасываемого в атмосферу при современном изменении климата, все еще намного меньше, чем количество, выбрасываемое большой изверженной провинцией, к счастью, — говорит Келлер, — мы выбрасываем его очень быстро, что является причиной Быть обеспокоенным.” Грин говорит, что выбросы двуокиси углерода до неприятного сходны со скоростью экологически вредных паводковых базальтов, которые они изучали. Это ставит изменение климата в рамки исторических периодов экологических катастроф, говорит он.
Ссылка: «Континентальные паводковые базальты вызывают фанерозойское вымирание» Теодора Грина, Пола Р. Ренне и К. Бренхина Келлера, 12 сентября 2022 г., Труды Национальной академии наук.
DOI: 10.1073/pnas.2120441119
