Wetenschap

Laatste dag van dinosauriërs tot in detail bekend

Uit rotsmonsters die op grote diepte in de Chicxulub-krater zijn genomen, blijkt wat er gebeurde in de minuten en uren na een van de grootste rampen in de geschiedenis van onze planeet.woensdag 11 september 2019

Door Maya Wei-Haas
In één oogwenk veranderde de Chicxulub-inslag het leven op aarde voor altijd. Bij de inslag ontstond een reusachtige krater en werden vele tonnen aan gesteente verdampt en weggeslingerd; in een zeer groot gebied werden de flora en fauna direct weggevaagd. Aan de hand van monsters van sedimenten die op die dag in de krater werden afgezet, zijn onderzoekers er nu in geslaagd een adembenemende reconstructie van de tijdlijn van de catastrofe te maken.

Centimeter voor centimeter haalden de onderzoekers de glanzende, smalle boorkern van spookachtig witte kalksteen uit de oceaanbodem omhoog en staarden naar de samengeperste restanten van prehistorische organismen die tientallen miljoenen jaren geleden waren gestorven. Maar toen zagen ze een scherpe overgang, daar waar de gesteentelagen plotseling donkerder werden.

“Het was totaal anders dan het spul erboven,” herinnert Sean Gulick zich, een van de hoofdwetenschappers van de expeditie en onderzoeker aan de University of Texas in Austin.

Deze verandering in het gesteente markeert een van de meest rampzalige gebeurtenissen in de geschiedenis van de aarde, die zich circa 66 miljoen jaar geleden afspeelde toen een reusachtige asteroïde niet ver van de kust van het Mexicaanse schiereiland Yucatán in de oceaan insloeg. De gebeurtenis bracht een helse opeenvolging van rampen op gang die zou uitmonden in het uitsterven van 75 procent van de flora en fauna op aarde – met inbegrip van alle niet-vliegende dinosauriërs.

Door gesteente uit de kern van de inslagkrater te onderwerpen aan een hele reeks tests, waaronder geochemische analyses en röntgenonderzoek, heeft het onderzoeksteam een nauwgezette tijdlijn van de gebeurtenissen op die apocalyptische dag weten op te stellen – soms tot op de minuut nauwkeurig. Deze week berichtte het team in het tijdschrift Proceedings of the National Academy of Sciences dat de donkere gesteentelagen verbluffende details prijsgeven, waaronder de kolossale hoeveelheid materiaal die binnen enkele uren na de inslag neerregende, samen met stukjes houtskool die later werden achtergelaten door de overal woedende bosbranden.

“Ze kunnen de vinger leggen op specifieke momenten van die gebeurtenis,” zegt Jennifer Anderson, een experimenteel geologe die aan de Winona State University onderzoek doet naar de vorming van inslagkraters. “De mate van detail is onvoorstelbaar.”

Hoewel het onwaarschijnlijk is dat een asteroïde van deze omvang tijdens ons leven de aarde zal treffen, zijn dit soort enorme inslagen in het grotere geheel van de evolutie van onze planeet onvermijdelijk, zegt Jay Meloshvan de Purdue University, die geen deel uitmaakte van het onderzoeksteam maar studie heeft gedaan naar andere segmenten van het kerngesteente in de inslagkrater. Volgens hem helpt het bestuderen van deze gebeurtenissen ons te beseffen hoe kwetsbaar het leven op aarde is.

“De vraag is niet of er in de toekomst een grote inslag zal plaatsvinden, maar wanneer die zal plaatsvinden,” zegt hij.

Boren naar een ramp

In eerdere studies is geprobeerd de gebeurtenissen na de zogenaamde Chicxulub-inslag stapje voor stapje te reconstrueren aan de hand van computermodellen en geologische afzettingen die op diverse locaties in de wereld zijn gevonden. Eén van die locaties, in North Dakota, toont mogelijk een momentopname waarbij een heel ecosysteem op catastrofale wijze werd verwoest door zware seismische golven die vanaf de inslagkrater over de wereld rolden, zij het dat deze conclusie omstreden is.

Maar de precieze details van de chaos die over de aarde werd afgeroepen, zijn altijd een raadsel gebleven, een raadsel dat wetenschappers hoopten op te lossen door de inslagkrater zelf grondig te onderzoeken. De oorspronkelijke krater werd in de loop van miljoenen jaren onder talloze afzettingslagen begraven, wat weliswaar verhinderde dat de locatie door wind en water werd uitgewist, maar ook dat nieuwgierige wetenschappers de krater konden bereiken. Om dit apocalyptische moment in de geschiedenis van de aarde echt te kunnen aanraken, moesten de onderzoekers tot diep in de kern van de inslagkrater boren.

view gallery

In 1996 begonnen de eerste wetenschappers de structuur van de oude krater met behulp van seismische golven te onderzoeken. Dat team stond onder leiding van Joanna Morgan, die samen met Gulick ook deze recente boringen heeft geleid. Samen met een tweede expeditie in 2005 leverde dat eerdere onderzoek het bewijs voor de aanwezigheid van een zogenaamde ‘piek-ring’-krater op, oftewel een aantal concentrische bergrichels die direct na een grote inslag worden opgeworpen en daarna onder diepe sedimentlagen werden begraven. Zo’n plek leent zich uitstekend voor het doen van boringen, zegt Gulick. Niet alleen kunnen daardoor fundamentele processen achter de vorming van megakraters worden achterhaald, maar door de opstaande bergrichels liggen deze gedeelten van de krater ook relatief dicht onder de zeebodem, waardoor ze beter bereikbaar zijn.

In het voorjaar van 2016 kon het team dan eindelijk zijn metalen tanden in de Chicxulub-krater zetten, en in de loop van twee maanden haalden de onderzoekers boorkernen in segmenten van telkens tien meter lengte naar boven. In totaal haalden ze een achthonderd meter lange doorsnede door de verborgen afzettingen naar boven, waarin ze in detail konden zien hoe gesteente onder de inslagplek was ‘geschokt’ (schokmetamorfose), hoe dikke lagen gesmolten gesteente in de krater waren afgezet en hoe later het proces van normale afzettingen op de zeebodem was hervat.

“Het was verbluffend om op het onderzoeksschip te staan en die boorkernen voor het eerst naar boven te zien komen en te beseffen dat we echt iets spannends konden vertellen,” vertelt Gulick verrukt.

Bergen van gesmolten steen

In het nieuwe onderzoek naar die boorkern zijn geologische gegevens gecombineerd met computermodellen om een ongekend gedetailleerde tijdlijn te creëren van de geologische chaos op de dag dat een einde kwam aan het tijdperk van de dinosauriërs.

“Het feit dat we het hebben over iets wat gebeurde op de dag van de inslag, 66 miljoen jaar geleden, laat zien dat we een resolutie hebben bereikt die je in de geologie bijna nooit ziet,” zegt Anderson.

Een van de meest opmerkelijke resultaten is de enorme hoeveelheid opgeworpen materiaal dat direct na de inslag weer terug op aarde neerviel. Bij de inslag van de asteroïde werd de zeebodem tot kilometers diep ‘uitgegraven’, waarbij gesteente en zeewater in één geweldige explosie verdampte. Binnen de krater werd vast gesteente door een reeks kolossale schokgolven opgeworpen alsof het vloeibaar was, waarbij een torenhoge centrale piek werd gevormd, die vervolgens instortte en een concentrische piek-ring creëerde. Slechts tien minuten later werd deze piek-ring begraven onder een kolossale hoeveelheid puin, dat zich in een laag van 40 meter dikte ophoopte. Een deel van dat materiaal was afkomstig van een laag gesmolten gesteente die enkele minuten na het instorten van de centrale piek weer de krater in klotste.

Toen het zeewater weer in de gapende kom van gesmolten gesteente terugstroomde, ontstonden er zware stoomexplosies waarbij nog meer gesteente werd verpulverd en weggeslingerd. Binnen een uur moet de krater bedekt zijn geweest door een kolkende ‘soep’ van oceanisch gesteente, die af en toe werd omgeroerd door het instorten van de steile piek-ring.

“Als je een emmer water in een badkuip leeggooit, blijft het water daar niet stilliggen maar klotst het heen en weer,” legt Melosh uit. “Bij elke klots werd nog meer materiaal afgezet.”

Vanuit deze soep zonken vaste stukken rots naar de bodem, waardoor een laag van nog eens vele tientallen meters dik werd neergelegd. In totaal werd bij de ramp gesteentelagen van zo’n 130 meter dikte in één enkele dag afgezet.

Waar is de zwavel?

Het team ontdekte ook een verrassend gebrek aan zwavel in het kratergesteente. Ongeveer een derde van de gesteenten rond de Chicxulub-krater bestaan uit zwavelrijke mineralen die evaporieten worden genoemd, maar deze mineralen waren opvallend afwezig in de boorkern uit het hart van de krater die het team naar boven had gehaald.

Bij de inslag lijken de zwavelhoudende gesteenten in de krater te zijn verdampt, een resultaat dat zeer goed aansluit op eerder onderzoek waaruit naar voren kwam dat bij de inslag tot wel 325 gigaton aan zwavel de atmosfeer in was geblazen. Maar de totale afwezigheid van dit element in de boorkern kan erop wijzen dat dit gigantische volume misschien nog een te lage schatting is. Het gas zou een nevel van zwavelzuur in de atmosfeer hebben gevormd, die het zonlicht tegenhield en zo jaren van wereldwijde afkoeling moet hebben veroorzaakt. Het kan volgens Melosh ook hebben geleid tot een zure regen die de oceanen in korte tijd verzuurde. In beide gevallen zouden de gevolgen dodelijk zijn geweest voor alle mogelijk vormen van leven.

In de boorkern vonden de onderzoekers bovendien aanwijzingen voor de directe gevolgen van de inslag op land. De asteroïde moet met een snelheid van ruim 72.000 kilometer per uur zijn ingeslagen en daarbij een energie-explosie hebben veroorzaakt die landschappen in de zeer wijde omgeving – tot zo’n 1450 kilometer van de plek van de inslag – in vuur en vlam moet hebben gezet.

“Mexico stond meteen in brand,” zegt Anderson. Bij de inslag werden ook brokken gloeiend gesteente hoog de atmosfeer in geslingerd, en die brokken regenden daarna neer op aarde en veroorzaakten bosbranden in gebieden die nog veel verder van de inslagkrater vandaan lagen. In de bovenste vijf centimeter van de afzettingen in de boorkern vonden de onderzoekers stukjes houtskool, die waarschijnlijk zijn ontstaan bij deze alom woedende natuurbranden.

Fascinerend is dat de onderzoekers ook biomarkers vonden die wijzen op de afbraak van hout door schimmels. Ook dat wijst erop dat deze stukjes houtskool afkomstig waren van een landschap dat in lichterlaaie stond. Het team denkt dat een reusachtige tsunami over de Golf van Mexico – en misschien zelfs rond de wereld – racete en dat deze berg van water eerst het Mexicaanse hoogland overspoelde en vervolgens weer terugstroomde, waarbij verschroeid materiaal van het land werd meegevoerd.

Openingssalvo

Er zijn nog steeds talloze vragen over de manier waarop de inslag en de gevolgen ervan rond de wereld galmden, zegt Kirk Johnson, directeur van het Smithsonian National Museum of Natural History. Maar hij prijst de onderzoekers voor het feit dat ze een zó verbluffend bewaard gebleven neerslag van deze catastrofale dag naar boven hebben gehaald. “Op die manier vertellen ze ons dingen die we misschien dachten te weten maar die we nu voor het eerst met gegevens kunnen onderbouwen,” zegt Johnson.

“Ik beschouw dit als een openingssalvo,” zegt Jody Bourgeois van de University of Washington, die afzettingen van de tsunami na de inslag in Texas en Mexico heeft onderzocht. Verder onderzoek naar boorkernen en ander bewijs zal in de komende jaren waarschijnlijk tot de ontdekking van veel meer details van dit ondergangsverhaal leiden.

“Het is overweldigend,” zegt Gulick over de publicatie van de eerste wetenschappelijke artikelen over het boorproject. “De ontdekkingen stapelen zich op.”

Dit artikel werd oorspronkelijk in het Engels gepubliceerd op NationalGeographic.com

lees verder

Zouden dinosauriërs ook zonder meteorietinslag zijn uitgestorven? Dit zegt de wetenschap.

<em>Ook vóór de inslag stierven er dinosauriërsoorten uit. Een nieuwe kijk op de oorzaken daarvan biedt mogelijk meer inzichten in de huidige klimaatverandering.</em>

Aantal meteorietinslagen nam 290 miljoen jaar geleden toe – misschien tot op heden

<em>Dankzij volhardend onderzoek naar maankraters en ‘diamantpijpen’ zijn experts op het spoor gekomen van een plotselinge toename in de hoeveelheid ruimtepuin dat op onze planeet neerstort.</em>
Lees meer