Анализ изотопов бора в известковых оболочках фораминифер подтвердил идею, что последнее крупное массовое вымирание в истории нашей планеты, в ходе которого погибло до 75 процентов всех видов животных, включая динозавров, было вызвано столкновением астероида с Землей и никак не связано с нарастающей в те времена вулканической активностью, предлагаемой в роли альтернативы воздействию из космоса. Результаты исследования и выводы ученых представлены в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
«Нами получено первое прямое свидетельство того, что мел-палеогеновое вымирание совпало с резким закислением океана, не наблюдаемым до этого периода. Это опровергает идею постепенного ухудшения условий окружающей среды, вызванного вулканизмом, и, наоборот, поддерживает гипотезу падения метеорита», – рассказывает Майкл Хенехан, ведущий автор исследования из Немецкого научно-исследовательского центра геонауки (Германия).
Падение астероида, положившего конец эпохе динозавров, в представлении художника. Credit: Mark Garlick
Считается, что около 66 миллионов лет назад астероид диаметром до 10 километров упал на мексиканский полуостров Юкатан, образовав ударный кратер Чиксулуб глубиной 20 километров и диаметром 180 километров. Столкновение привело к выбросу в воздух 15 триллионов тонн пепла и сажи, в результате чего на несколько лет замедлился фотосинтез, было затруднено проникновение солнечных лучей на поверхность, температура на суше упала, а днем на Земле было темно, как лунной ночью. Все это послужило причиной начала мел-палеогенового вымирания – одного из пяти «великих массовых вымираний».
С другой стороны, рассматриваются и «земные» причины, потенциально спровоцировавшие вымирание. Среди них усиление вулканической активности, с которой связывают ряд эффектов, повлиявших на биосферу: изменение состава атмосферы, парниковый эффект, изменение освещенности Земли из-за выбросов вулканического пепла. В пользу этого сценария говорят геологические свидетельства о гигантском излиянии магмы в промежутке между 68 и 60 миллионами лет назад на территории Индостана.
Вулканическая активность, возможно, спровоцировавшая мел-палеогеновое вымирание, в представлении художника. Гипотеза не нашла поддержки при анализе изотопов бора в известковых оболочках фораминифер. Credit: Mark Garlick
«Оказывается, чтобы выбрать между двумя ведущими гипотезами, нужно было посмотреть на фораминиферы. Предполагается, что падение метеорита должно было привести к мгновенному повышению кислотности океана, так как он поразил богатые серой породы, однако до сих пор у нас не было этому прямых доказательств», – добавил Майкл Хенехан.
Падение космического объекта
Фораминиферы – это крошечный планктон, который выращивает кальцитовую оболочку и имеет удивительно полную историю окаменелостей, насчитывающую сотни миллионов лет. Анализ их химического состава до, во время и после мел-палеогенового вымирания позволил получить множество данных о трансформации морской среды с течением времени. В частности, измерение изотопов бора раскрыло изменения в кислотности океана.
«Подкисление океана, которое мы наблюдаем, могло бы легко стать причиной массового вымирания», – добавил Пинчелли Халл, соавтор исследования из Йельского университета (США).
Фораминиферы – одноклеточные организмы, у которых есть раковина – наружный скелет. Эти организмы существуют больше 500 миллионов лет, так что у них было время приспособиться к жизни на глубине, где большое давление и мало еды. На фотографии показан организм из рода Pyrgo с толстой известковой раковиной из так называемых «фарфоровых» фораминифер. Credit: Annekatrin Enge / Victoria Museums / CSIRO
Согласно полученным данным, после падения метеорита океаны стали настолько кислыми, что организмы, которые выращивали свои раковины из карбоната кальция и составляли важную часть первой ступени в пищевой цепи, поддерживая остальную часть экосистемы, больше не могли этого делать и погибали. Из-за этого поглощение углерода при фотосинтезе сократилось вдвое. Такое состояние длилось десятки тысяч лет, прежде чем известковые водоросли снова распространились. Однако потребовалось еще несколько миллионов лет, чтобы фауна и флора восстановились и углеродный цикл достиг равновесия.
«Изотопы бора в фораминиферах являются отличными маркерами для оценки уровней углекислого газа в геологическом прошлом, и в будущем они помогут нам понять климат и раннюю атмосферу Земли», – заключают авторы исследования.
