Исследователи утверждают, что триасово-юрское вымирание было внезапным событием.
Около 201,6 миллиона лет назад Земля пережила одно из пяти крупных массовых вымираний, приведших к резкому исчезновению около 75 % всех видов. Это событие совпало с колоссальными извержениями вулканов, которые раскололи Пангею - массивный суперконтинент, включавший почти всю сушу Земли. В течение примерно 600 000 лет огромные объемы лавы выливались наружу, постепенно разделяя территории, которые сегодня являются Северной и Южной Америкой, Европой и Северной Африкой. Это вымирание ознаменовало конец триасового периода и начало юрского, когда на смену триасовым существам пришли динозавры и стали доминировать на планете.
Точные механизмы конца триасового вымирания долгое время вызывали споры, но наиболее заметными были следующие: Углекислый газ, выброшенный извержениями, накапливался в течение многих тысячелетий, повышая температуру до неприемлемого для многих существ уровня и подкисляя океаны. Однако новое исследование говорит об обратном: холод, а не тепло был главным виновником. В исследовании представлены доказательства того, что вместо того, чтобы растянуться на сотни тысяч лет, первые выбросы лавы, завершившие триасовый период, были грандиозными событиями, длившимися менее века каждое.
За этот короткий промежуток времени частицы сульфатов, отражающие солнечный свет, были выброшены в атмосферу, охладив планету и заморозив многих ее обитателей. Постепенное повышение температуры в условиях, которые изначально были жаркими - уровень углекислого газа в атмосфере в конце триасового периода уже в три раза превышал современный, - могло впоследствии завершить дело, но именно вулканические зимы нанесли наибольший ущерб, считают исследователи.
Сульфаты против диоксида углерода: Контрастные эффекты и временные масштабы
Углекислый газ и сульфаты действуют не только противоположными способами, но и в противоположные сроки. Углекислоте требуется много времени, чтобы накопиться и нагреться, а сульфаты действуют практически мгновенно. Это выводит нас за рамки того, что может понять человек. Эти события произошли в течение одной жизни.
Исследование было опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Триасово-юрское вымирание долгое время считалось связанным с извержением так называемой Центрально-Атлантической магматической провинции, или ЦАМП. В новаторском исследовании 2013 года Кент и его коллеги установили, пожалуй, самую четкую связь. Кент, изучающий палеомагнетизм, обнаружил последовательную смену полярности в отложениях чуть ниже первых извержений CAMP, что показало, что все они произошли в одно и то же время на территории, которая сегодня широко распространена в мире. Затем коллеги использовали радиоактивные изотопы, чтобы датировать начало вулканизма 201 564 000 лет назад, плюс-минус несколько десятков тысяч лет. Ученые не смогли сказать, насколько масштабными были первые извержения, но многие предположили, что для образования массивных отложений CAMP потребовались многие тысячелетия.
Новое доказательство - магнитные частицы в лавовых отложениях
В новом исследовании Кент и его коллеги сопоставили данные по отложениям CAMP в горах Марокко, вдоль залива Фанди в Новой Шотландии и в бассейне Ньюарк в Нью-Джерси. Ключевое доказательство: выравнивание магнитных частиц в породах, которое фиксирует смещение магнитного полюса Земли в прошлом во время извержений.
Благодаря сложному комплексу процессов этот полюс смещен от неизменной оси вращения планеты - истинного севера - и, кроме того, ежегодно меняет свое положение на несколько десятых градуса. (Из-за этого явления магнитные частицы в лавах, залегающих в течение нескольких десятилетий друг от друга, будут указывать в одном направлении, в то время как частицы, залегающие, скажем, тысячи лет спустя, будут указывать на 20 или 30 градусов в другом направлении.
Исследователи обнаружили пять последовательных начальных импульсов лавы CAMP, произошедших примерно за 40 000 лет, причем в каждом случае магнитные частицы были выровнены в одном направлении, что указывает на то, что импульс лавы возник менее чем за 100 лет, прежде чем дрейф магнитного полюса успел проявиться. По их мнению, эти огромные извержения так быстро выпустили такое количество сульфатов, что солнце было практически заблокировано, что привело к резкому падению температуры. В отличие от углекислого газа, который хранится веками, вулканические сульфатные аэрозоли обычно вымываются из атмосферы в течение нескольких лет, поэтому похолодание длится недолго. Но из-за быстроты и масштабов извержений эти вулканические зимы были разрушительными. Исследователи сравнили серию CAMP с сульфатами из извержения исландского вулкана Лаки в 1783 году, которое вызвало массовые неурожаи; по их словам, начальные импульсы CAMP были в сотни раз сильнее.
В отложениях чуть ниже слоев CAMP залегают окаменелости триасового периода: крупные наземные и полуводные родственники крокодилов, странные древесные ящерицы, гигантские плоскоголовые амфибии и многие тропические растения. Затем они исчезают вместе с извержениями КАМПа. Небольшие пернатые динозавры существовали десятки миллионов лет до этого и выжили, со временем процветая и становясь гораздо крупнее, наряду с черепахами, настоящими ящерицами и млекопитающими, возможно, потому что они были маленькими и могли выживать в норах.
Масштабы экологических последствий связаны с тем, насколько концентрированными были события. Небольшие события, растянутые на десятки тысяч лет, оказывают гораздо меньший эффект, чем тот же общий объем вулканизма, сконцентрированный менее чем за столетие. Отсюда следует, что лавы CAMP представляют собой чрезвычайно концентрированные события.