Bijna iedereen weet dat 66 miljoen jaar geleden een asteroïde op aarde viel, wat leek te leiden tot de dood van de dinosauriërs. Deze val leidde echter tot mysterieuze gevolgen. Waar legers bomen groeiden en hun takken naar de hemel strekten, alsof ze op de vlucht waren voor struikgewas van varens en struiken die ze bij de wortels grepen, bleven alleen verkoolde stammen over. In plaats van het onophoudelijke gezoem van insecten en het geschreeuw van gigantische dinosauriërs, was er alleen het gefluit van de wind die de stilte doorboorde. De duisternis viel: blauw, groen, geel en rood, dansend in de zon, alles was opgebrand.
Dit is wat er gebeurde toen een gigantische asteroïde van tien kilometer breed 66 miljoen jaar geleden onze planeet trof.
"Binnen enkele minuten of zelfs uren veranderde de weelderige en levendige wereld in een stille en verlaten wereld", zegt Daniel Durda, planetair wetenschapper aan het Southwest Research Institute in Colorado. "Vooral in het gebied van duizenden vierkante kilometers rond de inslaglocatie - alles was volledig verwoest."
Door de puzzel van dit najaar samen te voegen, hebben wetenschappers de langetermijneffecten van de impact in kaart gebracht. Hij eiste het leven op van meer dan driekwart van alle soorten dieren en planten op aarde. De belangrijkste slachtoffers waren dinosauriërs, maar velen van hen overleefden in de vorm van vogels.
Maar het bleek een veel moeilijkere taak om alles in detail te schilderen, vooral wat volgde op de val en waardoor sommige soorten konden overleven.
Voor het eerst begonnen ze te praten over het feit dat de dinosauriërs in 1980 werden vernietigd door een asteroïde-inslag. Dit idee was destijds omstreden. Toen ontdekten geologen in 1991 de plaats van de val - een krater met een diameter van 180 kilometer op het schiereiland Yucatan in Mexico. De krater werd Chicxulub genoemd naar de nabijgelegen stad.
De krater was moeilijk te vinden omdat hij ondergronds is. Het noordelijke deel lag ook ver van de kust, bedolven onder 600 meter oceaansedimenten.
Promotie video:
In april 2016 begonnen wetenschappers een kilometer onder de zeekant van de krater te boren om 3 meter lange kernmonsters te extraheren. Een team van wetenschappers zal de herstelde monsters analyseren om veranderingen in het type gesteente, kleine fossielen en misschien zelfs het DNA dat in de steen is ingesloten, te onthullen.
"We zullen waarschijnlijk direct na de inslag een kale oceaan op ground zero aantreffen en dan misschien het leven terug zien komen", zegt Sean Galik van het University of Texas Institute of Geophysics, die betrokken is bij het boren.
Sommige dingen kunnen worden geleerd zonder een krater te boren.
Gezien de grootte van de krater hebben wetenschappers bijvoorbeeld berekend hoeveel energie er bij een inslag zou zijn vrijgekomen.
Met behulp van deze informatie hebben Durda en David Kring van het Moon and Planets Institute in Texas de exacte details van de botsing gemodelleerd en voorspeld welke reeks gebeurtenissen zich zou kunnen voordoen. Wetenschappers konden dit scenario testen met fossielen en nagaan hoe nauwkeurig de voorspellingen zijn.
"Al deze berekeningen zijn nauwgezet uitgevoerd", zegt paleobotanist Kirk Johnson, directeur van het Smithsonian National Museum of Natural History. "Je kunt een scenario bouwen waarin je gaat vanaf het moment van de herfst, de laatste seconde van het Krijt, en dan stap voor stap door de minuten, uren, dagen, maanden en jaren na de gebeurtenis gaat."
En deze onderzoeken vertellen een rampzalig verhaal.
De asteroïde doorboorde de lucht met een snelheid van 40 keer de geluidssnelheid en stortte neer in de aardkorst. Het resultaat was een explosie van 100 biljoen ton TNT-equivalent - zeven miljard keer krachtiger dan de bom die op Hiroshima viel.
De impact op de aardkorst veroorzaakte schokgolven in alle richtingen. Tsunami's tot 300 meter hoog in de Golf van Mexico. Aardbevingen op tien punten verwoestten de kustlijn en binnen een straal van duizenden kilometers scheurde een explosie alle bomen uiteen. Ten slotte vielen tonnen stenen uit de lucht en bedolven de rest van hun leven.
"Het was eigenlijk een kogel van 10 kilometer", zegt Johnson. - Ongelooflijke fysica. Een ongelooflijke explosie, ongelooflijke aardbevingen, ongelooflijke tsunami's en alles binnen een straal van enkele honderden kilometers is bedekt met stenen zo groot als huizen."
Toch veroorzaakten deze regionale effecten op zichzelf geen wereldwijde massale uitsterving.
Toen de asteroïde viel, verdampte hij een groot deel van de aardkorst. Over de plaats van de val rezen puin als een fakkel de lucht in. “Er was een enorme, uitdijende bal van plasma die de bovenste atmosfeer in ging, de ruimte in”, zegt Durda. De fakkel breidde zich uit naar het westen en oosten totdat hij de hele aarde bedekte. Toen het door de zwaartekracht aan de planeet was gebonden, stroomde het terug in de atmosfeer.
Terwijl het afkoelde, condenseerde het tot triljoenen glasdruppels met een diameter van een kwart millimeter. Ze haastten zich met grote snelheid naar de oppervlakte van de aarde en verwarmden de bovenste atmosfeer op sommige plaatsen zo sterk dat er branden op de grond uitbraken. "De krachtige warmte van de herintredende emissie creëerde een heet effect op de planeet", zegt Johnson. 'Nu heb je een fornuis.'
Het roet van de branden, gecombineerd met het stof van de inslag, blokkeerde het licht van de zonnestralen en dompelde de aarde in een lange, donkere, winterse duisternis.
In de loop van de volgende maanden vielen minuscule deeltjes naar de oppervlakte en verborgen de hele planeet in een laag asteroïde stof. Momenteel kunnen paleontologen deze laag zien, bewaard in het fossielenarchief. Dit is de grens van het Krijt-Paleogeen, een keerpunt in de geschiedenis van onze planeet.
In 2015 liep Johnson 200 kilometer van de blootgestelde laag Krijt-Paleogeen in North Dakota op zoek naar fossielen. "Als je onder de laag kijkt, zie je dinosaurussen", zegt hij. "Maar als je naar boven kijkt, geen dinosaurussen."
In Noord-Amerika, vóór de Chicxulub-aanval, schilderden de fossielen een beeld van weelderige bossen met rivieren ertussen, en dicht struikgewas van varens, waterplanten en bloeiende struiken.
Het klimaat was toen warmer dan nu. Er waren geen ijskappen op de polen, en sommige dinosauriërs zwierven door de noordelijke landen van Alaska en ver naar het zuiden op de Seymour-eilanden van Antarctica.
"De wereld was biologisch even rijk en divers als alles wat we tegenwoordig om ons heen zien", zegt Durda. - Maar later, en vooral in de buurt van de plaats van de val, werd de omgeving vergelijkbaar met de maan. Verlaten en onvruchtbaar."
Wetenschappers hebben de gevolgen van de val van de asteroïde afgeleid door de laag Krijt-Paleogeen te bestuderen, die op 300 plaatsen over de hele wereld werd gevonden.
“In tegenstelling tot elk ander geologisch proces vindt de val van een asteroïde onmiddellijk plaats. Dit alles is niet over honderden of tientallen miljoenen jaren gespannen. Het gebeurde allemaal meteen, zegt Johnson. "Nadat we de laag puin in de inslagkrater van de asteroïde hebben geïdentificeerd, kunnen we steeds hoger gaan en vergelijken wat er ervoor en erna gebeurde."
Dichter bij de inslaglocatie stierven dieren en planten door verzengende temperaturen, door wilde wind, door aardbevingen, tsunami's of rotsblokken die uit de lucht vielen. Verder leed de soort zelfs aan de andere kant van de wereld aan een kettingreactie zoals het gebrek aan zonlicht.
In regio's waar de leefomgeving niet is vernietigd door branden, heeft de temperatuur het voedsel voor dieren vernietigd en heeft zure regen de watervoorraden bedorven. Tot overmaat van ramp maakte het puin in de lucht het oppervlak van de aarde net zo donker als in een onverlichte grot, waardoor de fotosynthese werd beëindigd en voedselwebben werden vernietigd.
Omdat de vegetatie verdwenen was, hadden de herbivoren niets te eten. Als de herbivoren doodgaan, hebben de carnivoren niets te eten. Het werd onmogelijk om te overleven. Alles wat niet opbrandde, stierf van de honger.
De fossielen laten zien dat niets groter dan de wasbeer het heeft overleefd. Kleinere wezens hebben een kans omdat er meestal meer zijn, ze minder eten en zich sneller kunnen voortplanten en zich aanpassen.
Zoetwaterecosystemen voelden in principe beter aan dan terrestrische ecosystemen. Maar in de oceaan ging alles kapot, alle voedselketens stortten in.
Terwijl de lange winter de fotosynthese stopte, waren de effecten ervan groter op het halfrond dat het groeiseizoen inging. "Als je bijvoorbeeld in de vroege zomer op het noordelijk halfrond bent, en je lichten worden tijdens het groeiseizoen uitgeschakeld, dan ontstaan er problemen."
De fossielen geven aan dat Noord-Amerika en Europa de beste waren na deze hel. Dit suggereert dat de winter op het noordelijk halfrond begon toen de asteroïde viel.
Maar zelfs in de zwaarst getroffen gebieden kroop het leven snel terug.
“Massa-extinctie is een tweesnijdend zwaard. Aan de ene kant: wat heeft het leven gedood. Ten tweede: welke capaciteiten hebben planten en dieren nodig om te overleven, zich te ontwikkelen en te herstellen?"
Het herstel duurde lang. Het kostte honderden, zo niet duizenden jaren om ecosystemen te herstellen. Wetenschappers schatten dat het in de oceanen drie miljoen jaar heeft geduurd voordat organisch materiaal weer normaal werd.
Net als in de nasleep van de natuurbrand vandaag, koloniseerden varens snel de verbrande gebieden. De ecosystemen die aan de invasie van varens ontsnapten, werden gedomineerd door struikgewas van algen en mossen.
In gebieden die aan de ergste vernietiging zijn ontsnapt, hebben sommige soorten het overleefd om de planeet opnieuw te bevolken. Haaien, krokodillen en sommige vissoorten hebben het in de oceanen overleefd.
Door het verdwijnen van de dinosauriërs ontstonden nieuwe ecologische niches. "Het was de migratie van zoogdiersoorten naar deze lege ecologische niches die leidde tot de overvloed aan zoogdieren die we in de moderne wereld zien", zegt Durda.
Wanneer wetenschappers dit voorjaar de krater boren, zullen ze opnieuw proberen een duidelijker beeld te krijgen van hoe de krater is ontstaan en de impact van de val op het klimaat.
"We kunnen een betere analyse doen vanuit de krater", zegt Johnson. "We zullen veel leren over de verdeling van energie en vooral over wat er met de aarde gebeurt als er iets van deze omvang op valt."
Bovendien zullen wetenschappers kijken naar de mineralen en scheuren in de rotsen en proberen te begrijpen wat daar mogelijk heeft geleefd. Door te boren kunnen we begrijpen hoe het leven werd hersteld.
"Kijkend hoe het leven terugkeert, kun je antwoorden vinden op een paar vragen", zegt Galik. - Wie kwam het eerst terug? Wat voor soort was het? Wanneer verscheen evolutionaire diversiteit en hoe snel?"
Hoewel veel soorten en individuele organismen stierven, begonnen andere levensvormen tijdens hun afwezigheid te gedijen. Dit dubbele beeld van rampspoed en kansen is in de geschiedenis van de val van de aarde vele malen herhaald.
In het bijzonder is het waarschijnlijk dat als de asteroïde 66 miljoen jaar geleden de aarde niet had geraakt, het verloop van de evolutie compleet anders zou zijn geweest - en dat er misschien geen mensen zijn verschenen. "Soms zeg ik dat de Chicxulub-krater de smeltkroes van de menselijke evolutie werd", zegt Kring.
Hij suggereerde ook dat de impact van grote asteroïden mogelijk heeft bijgedragen aan het baren van leven.
Toen de asteroïde viel, veroorzaakte de intense hitte intense hydrothermale activiteit in de Chicxulub-krater die 100.000 jaar zou kunnen duren.
En ze zou thermofielen en hyperthermofielen - exotische eencellige organismen die gedijen in hete, chemisch verrijkte omgevingen - kunnen laten bezinken in de krater. Boren zal dit idee testen.
Sinds de oprichting is de aarde regelmatig gebombardeerd. In 2000 suggereerde Kring dat deze effecten ondergrondse hydrothermale systemen creëerden, zoals die zich mogelijk hebben gevormd bij de Chicxulub-krater.
Deze hete, chemisch rijke, vochtige plaatsen hebben mogelijk aanleiding gegeven tot de eerste levensvormen. Als dat zo is, dan waren hittebestendige hyperthermofielen de eerste levensvormen op aarde.
ILYA KHEL
