Вымирание динозавров стало следствием воздействия силикатов

Новости МирТесен

Связь гибели динозавров с падением астероида общеизвестна, однако детали этого события остаются неясными. Известно, что значительная часть, возможно, большинство этих существ были покрыты перьями и обладали теплокровностью, что, подобно птицам (которые являются биологически беззубыми динозаврами), давало им хорошие перспективы для выживания. Однако, несмотря на это, гибель произошла, и авторы нового исследования предложили объяснение произошедшему.

Naked Science ранее публиковал подробности событий, приведших к вымиранию динозавров: взрыв от столкновения Чиксулубского астероида имел силу приблизительно в 100 миллионов мегатонн, как можно судить по размеру образовавшегося кратера. Мощная ударная волна не только обогнула всю планету, но и спровоцировала колоссальную глобальную волну цунами. Тем не менее, ни это, ни последующий «огненный дождь» из обломков земной породы, выброшенных в космос и вернувшихся обратно на Землю, сами по себе были бы достаточными для вызывания тотального исчезновения видов.

В природе регулярно происходят события, связанные с мощными взрывами астероидов, приводящими к гибели живых организмов. Так, 0,8 миллиона лет назад столкновение крупного астероида вызвало взрыв, эквивалентный одному миллиону мегатонн, что составляет примерно одну сотую от масштаба Чиксулуба. Именно в этот период наблюдалось снижение численности человечества сразу в 100 раз. Схожие события происходили и в отношении других видов того периода, однако массового вымирания зафиксировано не было. Другими словами, непосредственная гибель большого количества представителей определенных видов еще не свидетельствует об их вымирании.

Когда вымерли динозавры, это правило проявилось не менее очевидно: птицы, согласно современной научной классификации, также относятся к динозаврам, хотя и не имеют зубов, в отличие от их уже исчезнувших сородичей. Тем не менее, причины, по которым виды с зубами оказались наиболее уязвимыми в то время, до сих пор остаются предметом дискуссий.

Новая работа, вышедшая в журнале NatureНовое исследование демонстрирует картину происходящего под неожиданным углом. Ранее при моделировании последствий падения астероида и последующей «астероидная зима», вызванной выбросом в атмосферу огромного количества пыли (около 100 миллионов мегатонн), учитывались только диоксид серы и некоторые другие химические соединения. Эти вещества, безусловно, препятствуют проникновению солнечного света к нижним слоям атмосферы, но их концентрация ограничена запасами серы в земной коре.

Согласно проведенным расчетам, этого количества вещества должно было хватить для пережидания зимы — пусть и холодной, но не продолжительной, всего несколько лет. После этого ожидалось повышение температур. Авторы нового исследования рассмотрели этот вопрос с иной точки зрения: они определили, что произойдет с выбитыми из планеты силикатных пород, которые значительно превосходят по массе серу.

Исследователи обнаружили в геологических слоях Северной Дакоты, относящихся к периоду сразу после катастрофы, значительное количество микрочастиц диоксида кремния. Эти частицы образуются из силикатных пород при воздействии мощных взрывов и имеют размеры от 0,9 до 8,0 микрометра с усредненным диаметром в 2,9 микрометра.

Используя полученные данные, ученые попытались оценить воздействие пыли с такой высокой концентрации на климат Земли после падения Чиксулубского метеорита. Анализ показал, что из-за небольшого размера частиц она могла сохраняться в атмосфере около 15 лет. Единого этого фактора оказалось достаточно, чтобы вызвать снижение глобальных температур на 15 °C и более на протяжении длительного периода. В первые два года, когда концентрация пыли была максимальной, фотосинтез прекратился на всей планете.

Влияние диоксида серы, выброшенного в атмосферу в результате чиксулубского взрыва, было наиболее заметным сразу после катастрофы, однако уже через восемь лет его концентрация снизилась до незначительных значений (это связано с более быстрым оседанием частиц диоксида серы из-за их большей плотности и других факторов). Таким образом, если первоначальный, наиболее мощный удар пришелся на долю оксидов серы, то продолжительная астероидная зима, беспрецедентная для астероидных взрывов меньшей мощности, была вызвана прежде всего диоксидом кремния, находящимся в воздухе.

Всё это формирует несколько иную картину произошедшего. Даже если некоторые динозавры с зубами смогли пережить первые годы астероидной зимы, питаясь мертвой растительностью (два года без фотосинтеза), их ждало новое испытание — десятилетие астероидной зимы, хотя и с меньшей интенсивностью.

В подобных условиях растениям с покрытыми семенами и голосеменным не было предоставлено возможности для успешного развития. Это подтверждается наличием так называемого папоротникового слоя, который можно обнаружить по всей Земле сразу после Чиксулубского события. Папоротники способны расти даже при недостатке освещения и неплодородных почвах. Однако их длительное – не менее нескольких десятилетий – преобладание указывало на то, что большинство наземных травоядных динозавров были обречены на исчезновение. Папоротниковое растение содержит токсичные вещества для большинства крупных организмов.

В сложившихся обстоятельствах птицы, чьи яйца развивались всего за несколько недель, могли успешно выводить потомство и даже успевали его высидеть, прежде чем мигрировали бы в новый регион в поисках пропитания. Динозавры с зубами нуждались в гораздо более длительном периоде инкубации яиц (развитие зубов у эмбрионов требовало значительного времени) и, как уже говорилось, оказались в гораздо более сложной ситуации. Затянувшаяся астероидная зима, вероятно, стала одним из факторов, полностью препятствовавших выживанию этой некогда господствующей группы крупных наземных животных.