Vulkanen hielpen mogelijk bij herstel van leven na uitsterven van dinosaurussen

Nieuwe modellen tonen aan dat vulkanische activiteit mogelijk bijdroeg aan de opwarming van de aarde na jaren van catastrofale duisternis en kou.

Thursday, July 2, 2020,
Door Michael Greshko
Zo’n 66 miljoen jaar geleden zorgde de inslag van een enorme meteoriet bij Chicxulub voor de ...

Zo’n 66 miljoen jaar geleden zorgde de inslag van een enorme meteoriet bij Chicxulub voor de kust van Mexico voor verduistering van de hemel en een wereldwijde afkoeling, waardoor alle dinosaurussen behalve vogels uitstierven.

Foto van Illustratie: Stocktrek Images, Nat Geo Image Collection

Op de laatste dag van het Krijt sloeg een meteoriet met een doorsnee van zo'n 12 kilometer in op het schiereiland Yucatán in Mexico en verstoorde daarmee het leven op aarde. Nu, 66 miljoen jaar later, hebben wetenschappers die befaamde inslag met behulp van supercomputers in ongekend detail nagebootst. De modellen helpen om het antwoord te vinden op de lang onopgelost gebleven vraag naar de oorzaak van het uitsterven van alle dinosaurussen behalve de vogels, en bieden een nieuw inzicht in de manier waarop het leven op aarde reageert op snelle klimaatveranderingen.

Wetenschappers wisten al dat de buitenaardse indringer een krater van zo'n 200 kilometer in doorsnee veroorzaakte in de aardkorst, en dat deze precies op juiste plek en onder precies de juiste hoek insloeg om kolossale hoeveelheden afkoelende gassen en rook richting de bovenste lagen van de dampkring te slingeren. De lucht werd zwart, gigantische tsunami's trokken door de oceanen en in een omtrek van honderden kilometers woedden natuurbranden. Binnen enkele jaren tijd daalde de temperatuur gemiddeld met ruim vijftien graden, waardoor onze planeet een langdurige koude periode doormaakte die ook wel ‘inslagwinter’ wordt genoemd. Volgens wetenschappers stierf daardoor ruim drie kwart van alle levensvormen op aarde.

Het leek op “Dante’s Inferno op aarde,” zegt Alfio Alessandro Chiarenza. Hij is als onderzoeker werkzaam aan het University College London en was de hoofdonderzoeker van een nieuwe studie waarover onlangs een publicatie verscheen in het vakblad Proceedings of the National Academy of Sciences.

Rond de tijd dat de meteoriet op aarde neerkwam, een gebeurtenis die ook wel de Chicxulub-inslag wordt genoemd, vond ook een uitbarsting plaats in een groot vulkanisch complex in wat nu Zuid-India is. Daarbij kwam niet alleen zo'n 800.000 kubieke kilometer aan lava vrij, maar ook klimaatveranderende gassen. De meeste wetenschappers zijn het erover eens dat de planetoïde de oorzaak was van de massale uitsterving, maar het was nog onduidelijk of deze vulkanen, de Deccan Traps genaamd, medeverantwoordelijk waren voor de kaalslag onder de levende wezens aarde.

Chiarenza en zijn collega's gebruikten voor het nieuwe onderzoek modellen waarmee het toenmalige klimaat op aarde kon worden nagebootst. Ze voerden kleine verschillen in voor de variabelen van verschillende apocalyptische scenario's. Uit deze simulaties blijkt dat het alleen de meteoriet was die de planeet onbewoonbaar maakte voor alle soorten dinosaurussen behalve de vogels. En in tegenstelling tot wat je misschien zou verwachten, hebben de vulkanen van de Deccan Traps er wellicht voor gezorgd dat de aarde juist een aangenamere plek werd, in plaats van nog vijandiger.

“Dit lijkt mij de genadeslag voor de hypothese dat de Deccan Traps bijdroegen aan de massa-extinctie,” zegt paleontoloog Anjali Goswami een onderzoeksleider van het Natural History Museum in Londen die niet betrokken was bij de studie.

Het loodje gelegd

De massa-extinctie op de Krijt-Paleogeengrens, de grens tussen de twee geologische tijdperken, vond opmerkelijk snel plaats. De aarde werd geteisterd door intense kou, constante duisternis, natuurbranden, tsunami's, een verzengende hitte in de regio rond de inslag en uiteindelijk zure regens. Deze plotselinge verwoesting biedt hedendaagse onderzoekers de kans om te bestuderen hoe levensvormen reageren wanneer de omstandigheden plotseling zo heftig verslechteren.

“We krijgen zo een idee van hoe organismen reageren wanneer de boel ineens flink in de soep loopt,” aldus paleontoloog Pincelli Hull van de Yale University, een expert op het gebied van het uitsterven van de dinosaurussen.

Om een goed inzicht te kunnen krijgen in de gebeurtenissen rond de massa-extinctie van de dinosaurussen moeten wetenschappers het eerst eens worden over de vraag wat precies de oorzaak was.

In de afgelopen tien jaar hebben geologen vastgesteld dat de Deccan Traps gedurende 700.000 jaar verschillende keren uitbarstten, in een periode die overlapt met de Chicxulub-inslag. Omdat de uitbarstingen op hetzelfde moment plaatsvonden als de massale sterfte, vroegen wetenschappers zich af of ze een rol speelden bij de ondergang van de dieren. Twee van de vijf grootste massa-extincties werden veroorzaakt door een hevige opwarming van de aarde door kooldioxide die afkomstig was uit vulkanen. Een daarvan was de ernstigste die ooit op aarde plaatsvond: de Perm-Trias-massa-extinctie van 252 miljoen jaar geleden. Als gevolg van uitbarstingen in het huidige Siberië stierf 96 procent van al het leven in zee en zo'n drie kwart van alle soorten op het land.

Er zijn grofweg twee manieren waarop de Deccan Traps van invloed konden zijn op het leven op aarde. Op de kortere termijn zou het zwaveldioxide uit de vulkanen kunnen hebben gezorgd voor afkoeling van de planeet en het ontstaan van zuren regen, wat een desastreus effect kan hebben gehad op de oceanen en de chemische cyclische processen die daarmee samenhangen. Op de langere termijn zou de enorme hoeveelheid CO2die vrijkwam bij de uitbarstingen kunnen hebben geleid tot een geleidelijke opwarming, wat mogelijk problemen opleverde in ecosystemen over de hele wereld.

In twee studies waarover vorig jaar publicaties verschenen, die probeerden de grootste uitbarsting van de Deccan Traps te dateren, was sprake van een tijdsverschil van tienduizenden jaren. Volgens de ene studie vond de grootste uitbarsting plaats vóór de meteorietinslag, en was die van invloed op het uitsterven van de dieren, volgens de andere vond die kort daarna plaats, en speelde deze geen rol van betekenis.

Om uit te zoeken hoe het zat, ontwikkelden Chiarenza en zijn collega Alexander Farnsworth, een klimatoloog van de University of Bristol een computermodel van het klimaat op aarde zoals dat 66 miljoen jaar geleden was. Vervolgens testten ze veertien verschillende scenario's waarin de meteorietinslag, de Deccan Traps en deze twee factoren gezamenlijk een rol speelden. De simulaties gingen uit van een CO2-niveau van tussen de 560 en 1.680 deeltjes per miljoen, wat maar liefst vier keer hoger is dan tegenwoordig. Daarnaast dimden de onderzoekers het virtuele zonlicht met zo'n vijf tot twintig procent ten opzichte van het niveau van vóór de inslag.

In enkele simulaties namen Chiarenza en Farnsworth ook het afkoelende effect van de Chicxulub-inslag op door in het model uit te gaan van een hoeveelheid as en aerosolen in de lucht die honderd keer zo groot was als de hoeveelheid die vrijkwam tijdens de uitbarsting van Mount Pinatubo op de Filippijnen in 1991. Om te kunnen zien welke gevolgen de rampzalige gebeurtenissen hadden voor de dinosaurussen, maakte Chiarenza een kaart met de meest waarschijnlijke leefgebieden van de dieren met behulp van een ander computermodel, gebaseerd op klimaatgegevens uit die tijd en de gegevens over de locaties van fossielvondsten.

Dinosaurussen 101
Meer dan 1000 dinosaurussoorten hebben er op aarde rondgelopen. Welke waren de grootste en kleinste? Wat aten de dino's en hoe leefden ze? En bekijk welke verrassende informatie er is over hun uitsterven.

Uit alle modellen bleek dat het onmogelijk was dat de Deccan Traps de oorzaak waren van het uitsterven van de dinosaurussen. De langdurige opwarming door de uitbarstingen kon niet de aanleiding zijn voor het sterven van de dieren. Sterker nog, het zou eerder hebben geleid tot uitbreiding van het gebied waarin ze prettig konden leven. Zelfs in het scenario waarin de verduistering door de uitbarstingen het extreemst was, bleef de ecologische niche van de dino's in stand, aldus het nieuwe onderzoek.

De scenario's met de meteorietinslag pakten echter desastreus uit. In sommige kelderde de temperatuur van ruim 20 graden Celsius tot dik onder het nulpunt, en nam de neerslag af met 85 tot 95 procent. Als de virtuele Chicxulub-inslag zorgde voor een verduistering van het zonlicht van vijftien procent of meer, konden er in geen enkel leefgebied op aarde nog dinosaurussen leven, behalve vogels.

Als je naar de data kijkt “is het best goed te begrijpen waarom soorten uitstierven,” stelt Goswami. “Het is eigenlijk een wonder dat sommige wel doorgingen.”

Terugveren

De modellen van het onderzoeksteam leverden ook een onverwacht nieuw inzicht op: mogelijk hielpen de Deccan Traps juist bij het herstel van het leven, doordat de CO2-uitstoot van de vulkanen de hevigheid van de impactwinter dempten.

“Dat is een heel nieuwe invalshoek,” aldus Hull. “Ik denk niet dat er iemand was die dacht dat de vulkanen de gevolgen van de inslag verzachtten. Dat is echt een verrassing.”

Uit recent onderzoek blijkt dat de Deccan Traps waarschijnlijk gedurende honderdduizenden jaren stapsgewijs uitbarstten en dat er geen sprake was van een enorme wereldwijde klap voor het ecosysteem. Afgelopen november ontdekte een groep onder leiding van Hull dat de oceanen snel verzuurden in de tienduizenden jaren na de Chicxulub-inslag – vermoedelijk door de zure regen die de inslag veroorzaakte. In de ongeveer honderdduizend jaar voor de inslag was de zuurgraad van de oceanen echter stabiel, ondanks het feit dat er uitbarstingen waren in de Deccan Traps.

In een vervolgonderzoek toonde Hull aan dat de temperatuur wereldwijd een schommeling vertoonde van zo'n twee graden Celsius, wat wijst op het stijgen en dalen van het CO2-niveau, maar dat dit niet zo extreem was dat het een bedreiging vormde voor de dinosaurussen.

Ook ver van de lavastromen in India zijn aanwijzingen gevonden voor de rol die de Deccan Traps speelden bij het herstel van het leven op aarde. Afgelopen oktober ontdekte een onderzoeksgroep onder leiding van Tyler Lyson, paleontoloog bij het Denver Museum of Nature and Science, verschillende vindplaatsen in de Rocky Mountains met sporen van flora en fauna in Noord-Amerika van na de meteoriet. Het team van Lyson zag dat ecosystemen niet veel verschillende soorten levensvormen kenden in de honderdduizend jaar na de inslag. Wel ging het in bepaalde perioden beter met de diversiteit onder zoogdieren en planten dan in andere. Er bleek een verband te bestaan tussen die bloeiperioden en momenten van milde opwarming, wanneer er een verhoogde CO2-uitstoot was die mogelijk afkomstig was van de Deccan Traps.

Die recente onderzoeken hebben volgens Lyson tot een fascinerend idee geleid: “Deccan als een schepper, in plaats van Deccan als verwoester.”

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

lees verder

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.

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

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