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 посвятил отдельную статью о событиях, приведших к вымиранию динозавров: удар Чиксулубского астероида, согласно оценкам, основанным на размере кратера, высвободил энергию, эквивалентную 100 миллионам мегатонн. Взрывная волна, возникшая в результате этого, охватила всю планету и спровоцировала масштабное цунами. Однако ни это, ни последовавший затем «огненный дождь» из обломков, выброшенных из земной коры и вернувшихся на планету, не стали бы достаточными для вымирания большого числа 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 Nature, новое исследование проливает свет на ранее неизвестные аспекты развития событий. Ранее при расчете последствий астероидной зимы, спровоцированной выбросом в атмосферу пыли в результате взрыва мощностью 100 миллионов мегатонн, учитывались преимущественно диоксид серы и другие соединения. Они способны блокировать проникновение солнечного излучения в нижние слои атмосферы, однако содержание серы в земной коре ограничено.
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.
В отложениях Северной Дакоты, датированных периодом, последовавшим за взрывом, исследователи выявили значительное количество микрочастиц диоксида кремния. Эти частицы, образующиеся из силикатных пород в результате мощных взрывов, имеют размер от 0,9 до 8,0 микрометра, при этом средний диаметр частиц составляет 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 сложившихся обстоятельствах покрытосеменным и голосеменным растениям мелового периода было сложно выжить. Это подтверждается наличием так называемого папоротникового слоя, который наблюдается повсеместно сразу после Чиксулубского события. Папоротники способны произрастать даже при недостатке освещения и истощенных почвах. Тем не менее, их продолжительное, продолжавшееся как минимум десятилетия, доминирование предопределило гибель большинства наземных растительноядных динозавров. Папоротники обладают токсичными свойствами, представляющими опасность 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.