Prawie każdy wie, że 66 milionów lat temu asteroida spadła na Ziemię, co wydawało się doprowadzić do śmierci dinozaurów. Jednak ten upadek przyniósł tajemnicze konsekwencje. Tam, gdzie rosły armie drzew, wyciągając swoje gałęzie do nieba, jakby uciekając przed zaroślami paproci i krzewów, które chwyciły je za korzenie, pozostały tylko spalone pnie. Zamiast nieustającego szumu owadów i wrzasków gigantycznych dinozaurów, w ciszę rozległ się tylko świst wiatru. Zapadła ciemność: niebieska, zielona, żółta i czerwona, tańcząc w słońcu, wszystko się wypaliło.
Tak się stało, gdy gigantyczna asteroida szeroka na dziesięć kilometrów uderzyła w naszą planetę 66 milionów lat temu.
„W ciągu kilku minut, a nawet godzin, bujny i żywy świat zamienił się w cichy i opuszczony świat” - mówi Daniel Durda, planetolog z Southwest Research Institute w Kolorado. „Szczególnie na obszarze tysięcy kilometrów kwadratowych wokół miejsca uderzenia - wszystko zostało całkowicie zniszczone”.
Układając w całość zagadkę tej jesieni, naukowcy określili długoterminowe skutki tego zderzenia. Pochłonął życie ponad trzech czwartych wszystkich gatunków zwierząt i roślin na Ziemi. Najbardziej znaczącymi ofiarami były dinozaury - ale wiele z nich przetrwało w postaci ptaków.
Okazało się jednak, że o wiele trudniejszym zadaniem jest dokładne namalowanie wszystkiego, zwłaszcza tego, co nastąpiło po upadku i co pozwoliło niektórym gatunkom przeżyć.
Po raz pierwszy zaczęli mówić o tym, że dinozaury zostały zniszczone przez uderzenie asteroidy w 1980 roku. W tamtym czasie ten pomysł był kontrowersyjny. Następnie w 1991 roku geolodzy odkryli miejsce upadku - krater o średnicy 180 kilometrów na półwyspie Jukatan w Meksyku. Krater został nazwany Chicxulub na cześć pobliskiego miasta.
Krater był trudny do znalezienia, ponieważ znajduje się pod ziemią. Północna część była również daleko od wybrzeża, pogrzebana pod 600 metrami osadów oceanicznych.
Film promocyjny:
W kwietniu 2016 r. Naukowcy rozpoczęli wiercenie kilometr w dół morskiej strony krateru, aby pobrać 3-metrowe próbki rdzenia. Zespół naukowców przeanalizuje odzyskane próbki, aby ujawnić zmiany w rodzaju skały, maleńkich skamieniałości, a być może nawet DNA zawartego w kamieniu.
„Natychmiast po zderzeniu prawdopodobnie znajdziemy jałowy ocean na poziomie zerowym, a potem być może zobaczymy powrót życia” - mówi Sean Galik z Instytutu Geofizyki Uniwersytetu Teksańskiego, który zajmuje się odwiertami.
Niektórych rzeczy można się nauczyć bez wiercenia krateru.
Na przykład, biorąc pod uwagę rozmiar krateru, naukowcy obliczyli, ile energii zostałoby uwolnione przy uderzeniu.
Korzystając z tych informacji, Durda i David Kring z Moon and Planets Institute w Teksasie stworzyli modele dokładnych szczegółów zderzenia i przewidzieli, jaki łańcuch zdarzeń może się wydarzyć. Naukowcom udało się przetestować ten scenariusz przy użyciu skamieniałości i sprawdzić, jak dokładne są przewidywania.
„Wszystkie te obliczenia zostały starannie wykonane” - mówi paleobotanista Kirk Johnson, dyrektor Smithsonian National Museum of Natural History. „Możesz zbudować scenariusz, w którym przechodzisz od momentu jesieni, do ostatniej sekundy okresu kredy, a następnie krok po kroku przechodzisz przez minuty, godziny, dni, miesiące i lata po wydarzeniu”.
Te badania opowiadają katastrofalną historię.
Asteroida przebiła niebo z prędkością 40 razy większą od prędkości dźwięku i uderzyła w skorupę ziemską. Rezultatem była eksplozja 100 bilionów ton ekwiwalentu TNT - siedem miliardów razy silniejsza niż bomba zrzucona na Hiroszimę.
Uderzenie w skorupę ziemską spowodowało wstrząsy we wszystkich kierunkach. Tsunami do 300 metrów wysokości w Zatoce Meksykańskiej. Dziesięciopunktowe trzęsienia ziemi zniszczyły wybrzeże, aw promieniu tysięcy kilometrów eksplozja zerwała i rozproszyła wszystkie drzewa. W końcu tony kamieni spadły z nieba i pogrzebały resztę ich życia.
„To była w zasadzie 10-kilometrowa kula” - mówi Johnson. - Niesamowita fizyka. Niesamowita eksplozja, niesamowite trzęsienia ziemi, niesamowite tsunami i wszystko w promieniu kilkuset kilometrów pokryte jest kamieniami wielkości domów”.
Jednak te regionalne wpływy same w sobie nie spowodowały globalnego masowego wymierania.
Kiedy asteroida upadła, wyparowała duży fragment skorupy ziemskiej. Nad miejscem upadku odłamki unosiły się jak pochodnia, lecąc w niebo. „Wielka, rozszerzająca się kula plazmy przedostała się w górne warstwy atmosfery, w kosmos” - mówi Durda. Pochodnia rozszerzyła się na zachód i wschód, aż objęła całą Ziemię. Następnie, będąc grawitacyjnie związanym z planetą, wlał się z powrotem do atmosfery.
Po ochłodzeniu skondensowała się w tryliony szklanych kropelek o średnicy ćwierć milimetra. Rzucili się na powierzchnię Ziemi z dużą prędkością i podgrzali górną atmosferę tak mocno w niektórych miejscach, że na ziemi wybuchły pożary. „Potężne ciepło z ponownie wchodzącej emisji wywołało gorący efekt na planecie” - mówi Johnson. "Teraz masz piec."
Sadza z pożarów, w połączeniu z pyłem z uderzenia, blokowała światło słoneczne i pogrążyła Ziemię w długiej, ciemnej, zimowej ciemności.
W ciągu następnych kilku miesięcy na powierzchnię spadały drobne cząsteczki, ukrywając całą planetę w warstwie pyłu asteroidy. Obecnie paleontolodzy mogą zobaczyć tę warstwę, zachowaną w zapisie kopalnym. To jest granica kredy i paleogenu, punkt zwrotny w historii naszej planety.
W 2015 roku Johnson przeszedł 200 kilometrów po odsłoniętej warstwie kredy i paleogenu w Północnej Dakocie w poszukiwaniu skamieniałości. „Jeśli spojrzysz pod warstwę, zobaczysz dinozaury” - mówi. "Ale jeśli spojrzysz w górę, żadnych dinozaurów."
W Ameryce Północnej, przed strajkiem Chicxulub, skamieniałości namalowały obraz bujnych lasów z przepływającymi między nimi rzekami oraz gęstym poszyciem paproci, roślin wodnych i kwitnących krzewów.
Klimat był wtedy cieplejszy niż obecnie. Na biegunach nie było czap lodowych, a niektóre dinozaury wędrowały po północnych ziemiach Alaski i dalekim południu na wyspach Seymour na Antarktydzie.
„Świat był tak bogaty biologicznie i zróżnicowany, jak wszystko, co widzimy dzisiaj wokół nas” - mówi Durda. - Ale później, a szczególnie w pobliżu miejsca upadku, środowisko stało się podobne do księżyca. Opuszczony i jałowy."
Naukowcy wywnioskowali konsekwencje upadku asteroidy, badając warstwę kredy i paleogenu, którą znaleziono w 300 miejscach na całym świecie.
„W przeciwieństwie do innych procesów geologicznych upadek asteroidy następuje natychmiast. Wszystko to nie zostało rozciągnięte na setki czy dziesiątki milionów lat. Wszystko wydarzyło się natychmiast, mówi Johnson. „Po zidentyfikowaniu warstwy gruzu w kraterze uderzeniowym asteroidy możemy schodzić coraz wyżej i wyżej, porównywać to, co wydarzyło się przed i po”.
Bliżej miejsca zderzenia zwierzęta i rośliny ginęły z powodu wysokich temperatur, dzikich wiatrów, trzęsień ziemi, tsunami lub spadających z nieba głazów. Co więcej, nawet po drugiej stronie globu gatunek cierpiał na reakcję łańcuchową, taką jak brak światła słonecznego.
W regionach, w których środowisko nie zostało zniszczone przez pożary, temperatury zniszczyły żywność dla zwierząt, a kwaśne deszcze zepsuły zasoby wody. Co gorsza, szczątki w powietrzu sprawiły, że powierzchnia Ziemi była tak ciemna, jak w nieoświetlonej jaskini, kończąc fotosyntezę i niszcząc sieci pokarmowe.
Gdy roślinność zniknęła, roślinożercy nie mieli co jeść. Jeśli zwierzęta roślinożerne umrą, mięsożercy nie mają co jeść. Przetrwanie stało się niemożliwe. Wszystko, co się nie wypaliło, umierało z głodu.
Skamieniałości pokazują, że nie przetrwało nic większego niż szop. Mniejsze stworzenia mają szansę, bo zwykle jest ich więcej, mniej jedzą i szybciej się rozmnażają i przystosowują.
Zasadniczo ekosystemy słodkowodne wydawały się lepsze niż ekosystemy lądowe. Ale w oceanie wszystko się rozpadło, zawaliły się wszystkie łańcuchy pokarmowe.
Podczas gdy długa zima zatrzymała fotosyntezę, jej skutki były większe na półkuli, która weszła w okres wegetacji. „Jeśli na przykład jesteś wczesnym latem na półkuli północnej, a światła są wyłączone w okresie wegetacji, pojawiają się problemy”.
Skamieniałości wskazują, że Ameryka Północna i Europa były najlepsze po tym piekle. Sugeruje to, że na półkuli północnej zaczęła się zima, kiedy spadła asteroida.
Ale nawet w najbardziej dotkniętych obszarach życie szybko wróciło.
„Masowe wymieranie to miecz obosieczny. Z jednej strony: co zabiło życie. Drugi koniec: jakich zdolności potrzebują rośliny i zwierzęta, aby przetrwać, rozwijać się i regenerować?”
Powrót do zdrowia trwał długo. Odtworzenie ekosystemów zajęło setki, jeśli nie tysiące lat. Naukowcy szacują, że powrót materii organicznej do normy w oceanach trwał trzy miliony lat.
Podobnie jak w następstwie dzisiejszego pożaru, paprocie szybko skolonizowały spalone obszary. Ekosystemy, które uniknęły inwazji paproci, były zdominowane przez zarośla alg i mchów.
Na obszarach, które uniknęły największego zniszczenia, niektóre gatunki przetrwały i ponownie zasiedliły planetę. W oceanach przetrwały rekiny, krokodyle i niektóre gatunki ryb.
Zniknięcie dinozaurów oznaczało otwieranie się nowych nisz ekologicznych. „To migracja gatunków ssaków do tych pustych nisz ekologicznych doprowadziła do obfitości ssaków, które obserwujemy we współczesnym świecie” - mówi Durda.
Kiedy naukowcy wiercą krater tej wiosny, ponownie będą próbowali uzyskać jaśniejszy obraz tego, jak powstał krater i jaki był wpływ upadku na klimat.
„Możemy przeprowadzić lepszą analizę z wnętrza krateru” - mówi Johnson. „Dowiemy się dużo o dystrybucji energii, a zwłaszcza o tym, co dzieje się z Ziemią, gdy spadnie na nią coś tej wielkości”.
Ponadto naukowcy przyjrzą się minerałom i pęknięciom w skałach i spróbują zrozumieć, co mogło tam żyć. Wiercenie pomoże nam zrozumieć, w jaki sposób przywrócono życie.
„Obserwując, jak wraca życie, można znaleźć odpowiedzi na kilka pytań” - mówi Galik. - Kto wrócił pierwszy? Jaki to był rodzaj? Kiedy pojawiła się różnorodność ewolucyjna i jak szybko?”
Chociaż wiele gatunków i pojedynczych organizmów zmarło, inne formy życia zaczęły się rozwijać pod ich nieobecność. Ten podwójny obraz katastrofy i okazji powtarzał się wielokrotnie w całej historii upadków Ziemi.
W szczególności jest prawdopodobne, że gdyby asteroida nie uderzyła w Ziemię 66 milionów lat temu, przebieg ewolucji byłby zupełnie inny - a ludzie mogliby się nie pojawić. „Czasami mówię, że krater Chicxulub stał się tyglem ewolucji człowieka” - mówi Kring.
Zasugerował również, że uderzenia dużych asteroid mogły pomóc w narodzeniu się życia.
Kiedy asteroida upadła, intensywne ciepło wywołało intensywną aktywność hydrotermalną w kraterze Chicxulub, która może trwać 100 000 lat.
Mogła też pozwolić termofilom i hipertermofilom - egzotycznym organizmom jednokomórkowym, które rozwijają się w gorących, wzbogaconych chemicznie środowiskach - osiedlenie się w kraterze. Wiercenie przetestuje ten pomysł.
Od samego początku Ziemia jest regularnie bombardowana. W 2000 roku Kring zasugerował, że te uderzenia stworzyły podziemne systemy hydrotermalne, takie jak te, które mogły powstać w kraterze Chicxulub.
Te gorące, bogate chemicznie i wilgotne miejsca mogły dać początek pierwszym formom życia. Jeśli tak, to żaroodporne hipertermofile były pierwszymi formami życia na Ziemi.
ILYA KHEL