Ongeveer 66 miljoen jaar geleden werd de aarde gehuld in een lijkwade, nadat een reusachtige asteroïde was ingeslagen en een krater van 180 kilometer doorsnede had achtergelaten bij het huidige plaatsje Chicxulub, op het Mexicaanse schiereiland Yucatán. Bij de inslag verdampte 50.000 kubieke kilometer gesteente, waarvan een groot gedeelte in de atmosfeer terechtkwam. Daarmee begon een ‘nucleaire’ winter die tientallen jaren zou aanhouden en waardoor de oceanen sterk verzuurden. Toen de lijkwade uiteindelijk optrok, was driekwart van het leven op aarde, waaronder alle niet-vliegende dinosauriërs, uitgestorven. (Lees ook: Laatste dag van dinosauriërs tot in detail bekend)
Maar achteraf bezien waren de gevolgen niet alleen maar rampzalig. Volgens nieuw onderzoek door een internationale groep van tientallen wetenschappers heeft de massa-extinctie die het einde van het Krijt markeert, de oceanen mogelijk in staat gesteld om de gevolgen van een andere wereldomspannende ramp op te vangen. Want rond dezelfde tijd als de inslag van de asteroïde deed zich ook een immense vulkaanuitbarsting voor. De inslag van de asteroïde leidde er mogelijk toe dat de wereldzeeën de reusachtige hoeveelheden broeikasgassen konden absorberen die vrijkwamen tijdens vulkaanuitbarstingen in India, waarbij het vulkaanplateau van de Deccan Traps werden gevormd. Die vulkanische broeikasgassen zouden anders tot een wereldwijde opwarming van de aarde hebben geleid en zo de allereerste zoogdieren en andere soorten die de inslag hadden overleefd, de genadeslag hebben gegeven.
Uit eerder onderzoek was gebleken dat de epische vulkaanuitbarstingen van de Deccan Traps al 400.000 jaar aan de gang waren toen de asteroïde op aarde insloeg. Sommige wetenschappers stellen dat de vulkanische gassen die bij de uitbarstingen vrijkwamen, zelf ten dele verantwoordelijk zijn geweest voor de massa-extinctie. Maar op basis van nieuwe schattingen van de wereldwijde temperaturen in dit tijdperk, die vorige week donderdag in het tijdschrift Science werden gepubliceerd, is het niet waarschijnlijk dat de reusachtige vulkaanuitbarstingen hebben bijgedragen aan de ondergang van de dinosauriërs.
Het lijkt erop dat de asteroïde toch de enige boosdoener was en dat de inslag ervan een enorme invloed had op het plankton in de wereldzeeën. De gevolgen van de vulkanische uitbarstingen in India, die na de inslag nog 300.000 jaar lang zouden aanhouden, kunnen door die veranderde planktonsamenstelling in de oceanen juist zijn getemperd.
Planktonarchief
In boorkernen van modderig slib die onderzoekers uit de bodem van de oceaan hebben opgediept, is het plotselinge verdwijnen van kalkhoudende planktonsoorten goed te herkennen. Hun verdwijning valt samen met een laag van minuscule glaskraaltjes, die na de inslag van de asteroïde op aarde neerregenden, zegt Pincelli Hull, paleo-oceanograaf aan de Yale University en medeauteur van het nieuwe onderzoek.
“Omdat het erop lijkt dat het juist kalkhoudende planktonsoorten waren die het zwaarst door de inslag werden getroffen, denken we dat de wereldzeeën sterk verzuurd zijn geraakt door de zwavel en de distikstofoxide die bij de inslag vrijkwamen en die de kalkskeletjes van deze organismen hebben opgelost,” zegt Hull. Je kunt het vergelijken met wat er gebeurt als je een krijtje (dat feitelijk bestaat uit de restanten van kalkhoudend plankton) in een glas azijn gooit. De wereldzeeën werden overigens nooit zó zuur, dus losten de skeletjes heel langzaam op, niet in een bruisende wolk van belletjes.
Dezelfde sedimenten laten ook zien hoe de temperatuur op aarde in de loop der tijden veranderde, zegt Hull, en die veranderingen zouden de gevolgen van de uitstoot van broeikasgassen, waaronder CO2, door de vulkanische uitbarstingen van de Deccan Traps moeten weerspiegelen.
“Het fijne slib dat we in boorkernen uit de bodem van de diepzee aantreffen, heeft de consistentie van tandpasta,” zegt Hull. “Het bestaat niet uit verpulverd gesteente, zoals het slib dat we op land vinden, maar uit microscopische fossielen van kalkhoudende planktonsoorten die na hun dood naar de bodem van de zee zakten.” Alleen al door het identificeren van deze soorten plankton in verschillende sedimentlagen op de zeebodem kunnen experts veel vertellen over het oceaanklimaat van dat moment, waarbij sommige soorten “het equivalent zijn van het vinden van palmbomen op de Noordpool,” zegt Pincelli.
Nog meer informatie halen wetenschappers uit de chemische samenstelling van de planktonskeletjes. De temperatuur van de wereldzeeën bepaalt welke isotopen van koolstof en zuurstof in de skeletjes worden opgenomen. De onderzoekers combineerden deze gegevens – uit boorkernen die ze overal ter wereld uit de bodem van de diepzee hadden opgediept – en konden zo reconstrueren hoe de wereldwijde temperaturen in de loop van honderdduizenden jaren veranderden.
Toekomstige kentering
De onderzoekers bewerkten daarvoor een computermodel waarin de verhouding tussen de temperatuurveranderingen en de koolstofcyclus op aarde in verschillende tijdperken (waaronder ook het heden) wordt weergegeven.
Met hun model konden de onderzoekers een bijdrage leveren aan een al veertig jaar lopend debat, dat onlangs opnieuw is opgelaaid door de publicatie van een tweetal onderzoeken, die eveneens in Science werden gepubliceerd.
Volgens scenario’s die door de meeste wetenschappers worden onderschreven, werden de broeikasgassen die bij de reusachtige vulkanische uitbarstingen van de Deccan Traps vrijkwamen, hetzij 200.000 tot 350.000 jaar vóór het gewelddadige einde van het Krijt uitgestoten, hetzij in ongeveer hetzelfde tijdperk, namelijk kort voor en kort na de inslag van de asteroïde. Het laatste scenario, van een ongeveer gelijktijdig plaatsvinden van beide catastrofes, werd afgelopen februari ook door geochronologe Courtney Sprain van de University of Florida en haar collega’s in het eerdergenoemde tweetal studies voorgesteld.
“Ik vind het natuurlijk heel spannend dat het nieuwe computermodel onze bevindingen ondersteunt,” zegt Sprain. Volgens haar werd er ook in het tweetal studies van vorig jaar van uitgegaan dat de helft van de broeikasgassen in de atmosfeer ná de inslag van de asteroïde vrijkwam. Maar in een onderzoek onder leiding van geochronologe Blair Schoene wordt gesteld dat een relatief korte maar hevige episode van vulkaanuitbarstingen die binnen een tijdspanne van 100.000 jaar vóór de inslag plaatsvonden, verantwoordelijk is voor een grote verstoring van het milieu op aarde en – in combinatie met de gevolgen van de inslag – tot een wereldwijde massa-extinctie van soorten heeft geleid.
Dat betekent overigens niet dat er gedurende perioden van geringe opwarming minder broeikasgassen door de vulkaanuitbarstingen van de Deccan Traps werden uitgestoten, zegt Donald Penman, geochemicus aan de Yale University en een van de samenstellers van het nieuwe computermodel. Er is namelijk nog een andere, fascinerende verklaring. “Nadat het meeste kalkhoudende plankton was uitgestorven, is in het computermodel een opeenhoping van chemische bestanddelen te herkennen die normaal gesproken door de planktonskeletjes zou zijn opgenomen. Door de afwezigheid van het plankton konden de wereldzeeën dus veel meer vulkanische CO2 absorberen, waardoor ze de opwarming van de aarde hebben getemperd,” zegt Penman.
Ook Heather Birch, een micropaleontologe van de University of Bristol in Groot-Brittannië die niet bij de ontwikkeling van het nieuwe computermodel was betrokken, denkt dat de planktonsamenstelling van de oceanen er na de inslag van de asteroïde totaal anders uitzag en dat dit van invloed kan zijn geweest op de hoeveelheid koolstof die de oceanen konden absorberen. Maar ze wijst er wel op dat “slechts een fractie van al het plankton wordt gefossiliseerd, dus is er meer onderzoek nodig om uit te zoeken hoe zulke grote hoeveelheden CO2 konden worden opgenomen.”
Het feit dat de wereldzeeën momenteel opnieuw verzuren, ditmaal door de stijging van het CO2-gehalte in de atmosfeer als gevolg van menselijke activiteiten, roept de vraag op of we voor de ergste gevolgen van de opwarming van de aarde behoed kunnen worden voor een nieuwe massa-extinctie van kalkhoudend plankton.
Volgens Hull moeten we daar vooral niet op rekenen. Na de uitsterving van het plankton aan het einde van het Krijt bleef de temperatuur van de oceanen nog duizenden jaren lang stijgen voordat ze meer CO2 begonnen op te nemen. Op een tijdschaal die voor de mens van belang is, zou dat betekenen dat ons nog millennia aan milieuverstoringen te wachten zouden staan.
Dit artikel werd oorspronkelijk in het Engels gepubliceerd op nationalgeographic.com.
