Projektet, som snart starter ud for Mexicos kyst, kan hjælpe os med at finde svaret på dette spørgsmål.
I øjeblikket forbereder et usædvanligt skib - halvt skib, halvt borerig - til at sejle fra havnen i Progresso, Mexico for at fortsætte med at udforske fortiden på vores planet. I foråret og sommeren vil det forsøge at udvinde en tynd, cylindrisk stenprøve - 8 centimeter bred og 1000 meter lang - der begyndte at danne sig i Eocen for omkring 50 millioner år siden ved at bore et hul ned til laget, der blev dannet og modificeret som et resultat virkningen af en asteroide, der kolliderede med Jorden for 66 millioner år siden, da dinosaurier forsvandt fra den.
Ud over at løse mange andre problemer har dette projekt til formål at hjælpe forskere med at bestemme en ny tidsramme for dannelsen af Chicxulub-krater, som er blevet betragtet som den væsentligste årsag til udryddelsen af dinosaurer siden teorien blev fremsat i 1980.
Forskere skal nu definere en ny tidsramme - de har meget nøjagtige metoder til geokronologisk analyse for at gøre dette - fordi en stille revolution inden for geologiske discipliner har ændret vores viden om episoder med masseudryddelse, der skete i den fjerne fortid, inklusive masseudryddelsen i slutningen af kridttiden.
JORDTID-projekt
I centrum for denne revolution er EARTHTIME, et internationalt samarbejdsprojekt, der dramatisk har forbedret nøjagtigheden og nøjagtigheden af radiometrisk datering under ledelse af MIT-professor Sam Bowring. Radioaktive isotoper (såsom uran) henfald, hvilket resulterer i nye grundstoffer (såsom bly). Hastigheden af dette henfald kaldes henfaldskonstanten, og forskere ved allerede nøjagtigt, hvor meget det er. Hvis du ved, hvor meget af det oprindelige element, der er blevet et barn, kan du bruge henfaldskonstanten til at beregne datoen for dannelsen af en bestemt stenprøve.
For at finde ud af detaljerne talte jeg med geokronolog Seth Burgess, en tidligere Bowring-studerende, der i øjeblikket er ved US Geological Survey. "I løbet af de sidste 10-15 år har forskere gjort betydelige fremskridt med hensyn til nøjagtigheden og præcisionen i geokronologiske beregninger," sagde Burgess. Forskellen mellem præcision og nøjagtighed er meget vigtig. Forestil dig en bueskytter. Hvis bueskytten skyder flere pile, og de alle flyver forbi målet, men rammer det samme sted på træstammen, så er han nøjagtig, men ikke nøjagtig. Hvis hans pile har puslet hele målet, er han nøjagtig, men ikke nøjagtig. Men hvis alle pilene, han affyrede, rammer tyrens øje, er han nøjagtig og nøjagtig på samme tid.
Salgsfremmende video:
Inden for geokronologi er både præcision og nøjagtighed vigtige, og meget af de fremskridt, der er gjort med at forbedre metoder til at opnå dem, sagde Burgess, “er resultatet af EARTHTIME-initiativet, som fremmer tæt samarbejde mellem laboratorier. Det er takket være hende, at der er sket et stort spring i datakvaliteten.
Tilfældighed og hastighed
For at forstå, hvad der skete under de massive ændringer i Jordens fjerne fortid, skal der tages fat på to vigtige timingproblemer: tilfældighed og hastighed.
Forskere har brug for at fastslå eksistensen af en forbindelse eller tidsmæssig sammenfald mellem den påståede årsag og dens virkning. Den geologiske tidslinje indeholder en enorm tid, så det ville være en fejl at sige, at f.eks. Et vulkanudbrud forårsagede en masseudryddelse, hvis det skete efter eller længe før denne masseudryddelse, hvilket udelukker enhver forbindelse mellem de to begivenheder.
Forskere skal også finde ud af, hvor hurtigt visse ændringer har været.
Hvad kan betragtes som "hurtig"?
Kort sagt skal vi overveje to tidsintervaller: tusind år og 10 tusind år.
Når det kommer til udryddelse af havfauna, er en af grundene til dens død forsuring af havet (udvidelsen af døde zoner med ekstremt lavt ilt, kaldet "anoxia" - dette er en anden årsag, som igen er forårsaget af en række biologiske konsekvenser af havforsuring og global opvarmning).
Ændringer, der opstår over perioder, der er længere end 10.000 år, opvejes normalt ved at kompensere for kemiske ændringer i havene og på land, så den sandsynlige årsag til forsuring af havet bliver nødt til at påvirke havene i en periode på mindre end 10.000 år. …
Udstilling af store dinosaurer i New York
Foto: RIA Novosti, Larisa Sayenko
Tusind år er omtrent den tid, det tager for verdenshavene at blande sig fuldt ud i vores tid, men i tilfælde af varmere klimaer kan det tage længere tid. Væsentlige emissioner af kuldioxid, der er frigivet i atmosfæren gennem mange århundreder (fra menneskelige aktiviteter), absorberes hovedsageligt af havenes overfladelag, før de kan blandes og opløses i det langt større reservoir i det dybe hav, hvilket fører til farlig global opvarmning og forsuring af havoverfladen … Sådanne geologiske "hurtige" ændringer kan udgøre en trussel mod livet på Jorden.
Mere nøjagtige tidsrammer
Indtil for nylig var fejl i datering af stenalderen normalt flere millioner år gamle for sten, der er mere end 100 millioner år gamle. Dette er mindst 100 gange værre end nødvendigt for at besvare spørgsmål om tilfældighed og antallet af masseudryddelser.
Men nu har forskere formået at reducere omfanget af fejl markant og nå en nøjagtighed på plus eller minus 13 tusind år for klipperne fra kridtperioden og ca. 50 tusind år for klipperne fra den permeperiode.
Som et resultat i løbet af de sidste tre år er denne nye og væsentligt mere nøjagtige tidsramme blevet brugt i en række milepælstudier designet til at etablere en sammenhæng mellem en række massedødsepisoder og episke vulkanudbrud kaldet Large Igneous Provinces (LMPs), hvis virkninger ligner moderne klimaændringer. Vi taler om masseudryddelsen i slutningen af Trias-perioden for 201 millioner år siden, den masseudryddelse for 251,9 millioner år siden, den toarciske udryddelse i jura-perioden, den keptenianske udryddelse i den permiske periode, udryddelsen på det tidlige mellemste Cambrian-stadium og det sene Paleocæn-termiske maksimum (PPTM).
Ved hjælp af nye metoder fandt Burgess, at den Permiske masseudryddelse - den største udryddelsesbegivenhed på Jorden - fandt sted på mindre end 61 tusind år, begyndende for 251,9 millioner år siden, hvilket faldt sammen med et massivt skift i kulstofcyklussen, hvis spor kan findes i moderne sedimenter. … Derefter sammenlignede han disse datoer med datoer opnået fra at studere de sibiriske fælders vulkanske klipper. Det viste sig, at de falder helt sammen.
”Mere end halvdelen af volumenet af de sibiriske fælder brød ud tidligere [før 251,9 millioner år siden], det vil sige omkring det tidspunkt, hvor denne masseudryddelse begyndte og sluttede. Så alt skete meget hurtigt."
Vi taler om en sådan mængde lava, der kan dække hele De Forenede Staters territorium med et lag på 275 meter, og udgydelsen af denne lava fandt sted på et sådant øjeblik og i en sådan hastighed, at det kan betragtes som ubestrideligt bevis for en sammenhæng mellem udbrud og masseudryddelse.
Dinosaur udryddelse tidslinje
I mange år blev vulkanudbrud i Indien, som senere blev forbundet med virkningen af asteroiden Chicxulubs fald i Mexico, betragtet som årsagen til begyndelsen af masseudryddelsen i slutningen af kridttiden, som afsluttede arbejdet. Udbruddene, der førte til dannelsen af Deccan-fælderne i Indien, blev tidligere anset for for langsomme, og deres indvirkning - for ubetydelig til at sige, at de selv kunne føre til udryddelse af levende ting. Nye data om tidsrammerne for Perm, Trias og andre udryddelser indikerer imidlertid, at udbruddet af CMF faktisk er i stand til at fremkalde udryddelse uden hjælp fra en asteroide. Faktisk har forskere ikke været i stand til at forbinde virkningen af asteroider til nogen af masseudryddelsesepisoderne siden fremkomsten af flercellede dyr, på trods af at andre asteroider siden da er faldet til Jorden.næsten lige så stor som Chicxulub.
I januar 2015 målte geokronologen Blair Schoene fra Princeton University og hans kolleger tidslinjerne for Deccan-udbruddene og fandt ud af, at disse udbrud fandt sted på det rigtige tidspunkt og den rigtige varighed til at fremkalde en masseudryddelse i slutningen af kridttiden - og udryddelsesmodellen lignede bemærkelsesværdigt de sene permiske og sene triassiske udryddelsesmodeller.
Imidlertid faldt disse udbrud også nogenlunde sammen med virkningen af Chicxulub-meteoritten.
Sammenligning af det uforlignelige
I sin forskning brugte Blair uran-blymetoden på et mineral kaldet zircon, men tidsrammen for Chicxulub-meteoritten blev bestemt ved hjælp af argon-argon-metoden.
Argon-argon-datering er den mere almindelige metode til bestemmelse af alderen på vulkanske klipper, fordi den kan bruges til at undersøge feltspat, som ofte findes i CMF-lava og i vulkanske askeforekomster, mens zirkoner er ekstremt sjældne der. Argon-argon-metoden til aldersbestemmelse har også gennemgået en revolution, og i dag giver den resultater, der er næsten lige så nøjagtige som de opnåede resultater ved hjælp af uran-blymetoden.
Imidlertid er argon-argon-metoden til bestemmelse af stenens alder meget forskellig fra uran-blymetoden. Det kræver kalibrering til et referencemateriale og bestråling af prøver i en atomreaktor.”Der er forskel på argon-argon- og uran-blymetoder,” forklarer Burgess. I nogle tilfælde er forskellen 0,1-0,2% - vi taler om 60 tusind år i slutningen af kridttiden. En sådan fejl på 60 tusind år er enorm tid for biosfæren.”For at sammenligne de opnåede datoer ved hjælp af argon-argon- og uran-blymetoderne skal du tage en vis grad af unøjagtighed i betragtning, hvilket fører til den potentielle fejl. I det væsentlige tillader det os at sammenligne de forskellige."
For at illustrere dette kan følgende eksempel gives: i 2010-2011 blev alderen for et meget anvendt referencemineral, "Fish River Canyon Sanidine", ændret fra 28,01 millioner år til 28,3 millioner år, hvilket resulterede i en tidsforskydning på en halv million år (tidsrammen for masseudryddelsen i slutningen af kridttiden skiftede derfor fra 65 til 66 millioner år siden).
Sådanne forskelle tilføjer brændstof til kontroversen omkring grundårsagen og rækkefølgen af begivenheder i massedødsperioden.
Gerta Keller fra Princeton University har længe hævdet, at asteroiden Chicxulubs fald fandt sted mindst 100.000 år før masseudryddelsen, så det kunne ikke i sig selv forårsage denne masseudryddelse, som efter hendes mening blev udløst af Deccan-udbruddet. … For at understøtte denne hypotese har forskere registreret en række indikatorer for vulkansk aktivitet i klipper, der dannede sig i slutningen af kridt, inklusive isotoper af osmium, et mineral kaldet acaganeit, henfald af jernoxid og en stigning i kviksølvniveauer (en kraftig stigning i kviksølvniveauer er et karakteristisk træk ved flere CMF'er).
Situationen forværres af det faktum, at for at korrelere stenprøver fra slutningen af kridttiden, ekstraheret i forskellige dele af verden, er det nødvendigt at måle ændringerne i polariteten af de magnetiske felter, der reflekteres i klipperne, men der er signifikante forskelle mellem metoderne til bestemmelse af stenens alder med hensyn til disse ændringer i slutningen af kridttiden. periode (ca. 740 tusind år mod 400 tusind år).
Geokronologer ved University of California, Berkeley Paul Renne, Courtney Sprain og deres kolleger anvendte for nylig argon-argon dateret til lavaprøver fra Deccan-udbrud og fandt, at den mest magtfulde udbrud opstod inden for 50 tusind år efter asteroidens fald. Denne tidsramme var den første til at placere virkningen af asteroiden i sammenhæng med Decan-udbruddet i Indien, som blev beregnet ved hjælp af den samme argon-argon-dateringsmetode. Med andre ord har forskere endelig formået at matche det sammenlignelige.
Således kan vi i dag tale om en trevejs sammenfald mellem asteroiden, Deccan-udbrud og masseudryddelse. Det høje kviksølvindhold i forbindelse med Deccan-udbrud gennemsyrer asteroidenes påvirkningsspor, indikeret af en kraftig stigning i iridiumniveauer, hvilket kollektivt understøtter hypotesen om, at asteroiden falder, og udbruddene forekom ret tæt på hinanden i tide.
Plesiosaur skelet Polycotylus latippinus
Foto: Natural History Museum of Los Angeles
Disse nye datoer ændrede hypotesen om, at masseudryddelsen var forårsaget af en asteroideeffekt, først foreslået af far og søn Luis og Water Alvarez. Walter var medforfatter til et nyt papir, ledet af professor Mark Richards fra University of California, Berkeley, der siger, at kraften fra Deccan-udbruddet er steget markant på grund af de seismiske vibrationer, der spredte sig over planeten efter asteroiden.
Der er dog en fejl i denne teori. I flere år troede det videnskabelige samfund, at datoen for masseudryddelsen faldt sammen med datoen for asteroidens påvirkning - Professor Keller kaldte denne hypotese et eksempel på "rundkørsel", der skaber en ond cirkel. For et par år siden, da der var betydelige fejl i bestemmelsen af tidsrammen, syntes en sådan hypotese for mange forskere at være ret rimelig og praktisk. Men nu, når nye fremskridt inden for geokronologi giver os muligheden for nøjagtigt at bestemme tidsgrænserne for masseudryddelsen i slutningen af kridttiden, har denne hypotese mistet sit fundament.
Nu er det meget vigtigt, at forskere var i stand til at sammenligne de nøjagtige datoer for asteroidens fald (og ikke dens fjerne spor), den mest massive udryddelse og vulkanudbrud.
Bekræftelse af tidspunktet for asteroidefaldet
Og lige nu kommer et nyt projekt til at udforske krateret Chicxulub, ledet af University of Texas og King's College London, i spil.
Ud over at løse andre videnskabelige problemer planlægger forskere at bestemme alderen på de smeltede klipper som følge af virkningen af Chicxulub-asteroiden såvel som sten dannet under indflydelse af en mindre asteroide, der faldt i kridtperioden på Ukraines territorium og som et resultat af Deccan-udbruddet. Projektforskerne har bekræftet, at de har til hensigt at anvende højpræcisions argon-argon- og uran-bly-dateringsmetoder ved hjælp af nøjagtigt kalibrerede EARTHTIME-markørelementer.
Hvis forskere er i stand til at udtrække egnede stenprøver, kan dette projekt hjælpe med at løse den kontrovers, der har været ved siden 1980'erne.