Життя повернулася в кратер Чиксулуб майже відразу після падіння астероїда • Олександр Марков • Новини науки на "Елементи" • Палеонтологія

Життя повернулася в кратер Чиксулуб майже відразу після падіння астероїда

Мал. 1. Гравітаційна карта кратера Чиксулуб. різними кольорами показана величина гравітаційної аномалії (mgal – Мілліган, см. гал). Сучасна берегова лінія півострова Юкатан показана білим; Mérida – місто Меріда, столиця мексиканського штату Юкатан. бузкова зірочка (Site M0077) – точка, де проводилося буріння і був виявлений "перехідний шар", що утворився відразу після імпакт. Crater Rim – піднятий край кратера, Peak Ring – кільцеве підняття, характерне для центральних частин дуже великих ударних кратерів. Чорні крапки – сеноти. Малюнок з обговорюваної статті вNature

Міжнародна команда геологів і палеонтологів опрацювала результати підводного буріння, проведеного в 2016 році в центральній частині кратера Чиксулуб (Мексиканська затока). Кратер утворився 66 млн років тому в результаті падіння астероїда, який викликав масове вимирання. Вивчення 76-сантиметрового шару опадів, сформованого відразу після імпакт, показало, що життя (у вигляді форамініфер і дрібних плазунів і риють донних тварин) повернулася в кратер дуже швидко – можливо, всього через кілька років. Нові дані не підтверджують гіпотезу про те, що швидкість післякризового відновлення біоти визначалася віддаленістю від епіцентру катастрофи.

До теперішнього часу у більшості фахівців не залишилося сумнівів у тому, що масове вимирання на рубежі крейди і палеогену було викликано падінням астероїда діаметром 10-15 км, який залишив на поверхні планети слід у вигляді кратера Чиксулуб (див .: Радіоізотопні датування підтвердили зв'язок між падінням Чиксулубського метеорита і посиленням трапу вулканізму, "Елементи", 05.10.2015). Астероїд впав в дрібне море, піднявши в повітря величезну кількість сполук сірки (сірка входить до складу гіпсу, присутнього в мілководних морських відкладеннях), що, ймовірно, і зумовило настільки важкі для біосфери наслідки. В наші дні половина кратера знаходиться на дні Мексиканської затоки, половина – на суші (на півострові Юкатан, рис. 1).

Вивчення прикордонних відкладень, що утворилися незадовго до і незабаром після імпакт, показало, що в різних регіонах відновлення морських екосистем після кризи йшло з різною швидкістю. У Мексиканській Затоці, Північній Атлантиці і Західному Тетисе – тобто в басейнах, найближчих до епіцентру катастрофи, – морські екосистеми, мабуть, відновлювалися повільніше, ніж в більшості інших регіонів.Це наводить на думку, що падіння астероїда могло надати на найближчі морські басейни якесь локальне негативний вплив, яке продовжувало відчуватися досить довго (десятки і навіть перші сотні тисячоліть). У ролі такого локального фактора гіпотетично могло б виступити, наприклад, отруєння морської води важкими металами. Щоб перевірити це припущення, важливо з'ясувати, як розвивалися події в самому епіцентрі, тобто безпосередньо в кратері Чиксулуб.

У 2016 році в рамках міжнародних проектів International Ocean Discovery Program і International Continental Drilling Program було проведено буріння на дні Мексиканської затоки, в тому місці, де під 600-метровим шаром кайнозойських відкладень збереглося кільцеве підняття (peak ring), що оточує центр кратера (рис. 1). Великий міжнародний колектив геологів і палеонтологів повідомив 30 травня на сайті журналу Nature про важливі результати, отримані в ході вивчення здобутих зразків.

У вивченої точці на глибині близько 750 м під поверхнею морського дна залягають растрескавшиеся граніти і Імпактний розплави, тобто породи, переплавлені виділився при ударі теплом. Вище лежить 130-метрова товща суевіта (suevite) або імпактної брекчии – породи, що складається з частково переплавлених уламків, розмір яких поступово зменшується в напрямку від низу до верху.Все це -Безпосередньо сліди катастрофи, що утворилися негайно після імпакт.

Між суевітом і залягає вище раннепалеоценовим пелагическим вапняком був виявлений надзвичайно цікавий 76-сантиметровий шар, який автори назвали "перехідним". Як з'ясувалося, цей шар зберіг безцінну інформацію про найперших етапах повернення життя в епіцентр катастрофи.

"Перехідний шар" утворився в результаті осідання піднятою астероїдом каламуті. Жахливий удар роздробив в дрібний порошок величезну масу донних відкладень мілководного мезозойського моря. У цих відкладах було багато викопних решток дрібних організмів – форамініфер і вапняного нанопланктона. Серед них були види, вимерлі задовго до імпакт. Все це змішалося з морською водою, поки по кратеру проносилися туди-сюди гігантські цунамі, а потім осіло на дно.

У нижніх 56 см перехідного шару немає слідів повзання і риття (див. Trace fossil), зате збереглася характерна шаруватість, яка свідчить про потужні придонних течіях, викликаних, швидше за все, тими самими цунамі. Автори вважають, що нижня частина перехідного шару сформувалася буквально в перші дні після імпакт.

У верхніх 20 см перехідного шару немає ознак потужних течій, але є чіткі сліди повзання і риття (див .: Planolites, Chondrites). Відразу над перехідним шаром залягає білий раннепалеоценовий вапняк. Він містить керівні види форамініфер, про які відомо, що вони вперше з'явилися в палеоцене, а в крейді (до катастрофи) їх ще не було. Судячи з набору копалин, нижні шари цього вапняку сформувалися через 30 000 років після імпакт.

Оскільки безперечні свідчення присутності донних тварин (сліди повзання) вперше з'являються у верхній частині перехідного шару, важливо зрозуміти, коли вона сформувалася. Дані биостратиграфии (тобто набір викопних решток живих організмів) дозволяють лише стверджувати, що формування перехідного шару завершилося не пізніше, ніж через 30 000 років після імпакт. Але ця оцінка напевно сильно завищена. На думку авторів, між завершенням формування перехідного шару і початком накопичення пелагического палеоценового вапняку була довга перерва, можливо, пов'язаний з післякризовий занепадом планктонних угруповань, відповідальних за формування таких вапняків.

Швидкість накопичення опадів можна оцінювати по концентрації в осадових породах ізотопу 3He, який надходить на Землю з космічної пилом. Швидкість його надходження з деякими застереженнями можна вважати приблизно постійною, а падіння Чиксулубського метеорита саме по собі не призвело до помітних стрибками концентрації 3He в осадових породах (тобто метеорит не приніс з собою додаткову невраховану порцію гелію-3). Застосування цього методу дозволило обмежити максимальний час формування перехідного шару вісьмома тисячами років після імпакт. Якщо ж при цьому ще й врахувати, що частина 3He могла потрапити в перехідний шар не з поступово осідає космічного пилу, а з збаламучених астероїдом древніх відкладень (що майже напевно так і було), то виходить, що перехідний шар сформувався менш ніж за тисячу років.

Більш того, якщо прийняти, що перехідний шар складається в основному з піднятою астероїдом каламуті (а всі факти говорять саме про це), то час його формування можна оцінити за розміром складових шар частинок, використовуючи закон Стокса). В такому випадку виходить, що весь шар, включаючи верхню частину зі слідами повзання, сформувався менш ніж за шість років.Автори вважають саме цю датування найбільш достовірною.

Мал. 2. Характеристики перехідного шару. внизу – фотографія вивченого керна і шкала в сантиметрах (нуль відповідає глибині 616,24 м під поверхнею морського дна). рожевими стрілочками показані сліди повзання і риття, що свідчать про присутність донної фауни. сіра область – перехідний шар, вертикальна пунктирна лінія – межа перехідного шару і вищого палеоценового вапняку. На графіках показані, зверху вниз: вміст кальцію; відносне змісту барію, титану і заліза (за цими показниками судять про продуктивність древніх екосистем); велика кількість планктонних форамініфер (сірі квадрати – загальна чисельність, червоні квадратиGuembelitria, Один з пережили катастрофу пологів, зелені ромби – інші види форамініфер, які пережили кризу, сині кола – види, що вперше з'явилися на початку палеоцену – в датському столітті); вапняний нанопланктон; донні форамініфери. Зображення з обговорюваної статті в Nature

З таким висновком узгоджуються і інші дані, отримані в ході вивчення керна (рис. 2). Наприклад, викопні форамініфери і вапняний нанопланктон в перехідному шарі є так званий "крейда-палеогенових прикордонний коктейль" (Cretaceous / Palaeogene boundary cocktail),раніше виявлений в прикордонних відкладеннях в різних точках Мексиканської затоки і Карибського басейну. "Коктейль" складається з перевідкладених крейдяних (в основному маастрихтських і кампанских) копалин. Частка видів, дійсно пережили кризовий рубіж, в нижній частині перехідного шару мінімальна і поступово зростає від низу до верху. Різке переважання вижили видів характерно лише для верхньої частини шару, там, де вже є сліди повзання.

Таким чином, сліди повзання і риття, виявлені у верхніх 20 см перехідного шару, говорять про те, що вже через кілька років після імпакт в кратері кипіла якась донна життя. Сліди були залишені, поки осад був ще дуже м'яким, тобто під час або відразу після формування перехідного шару.

Отримані результати не підтверджують гіпотезу про те, що метеорит отруїв навколишні води або якимось іншим способом затримав відновлення екосистем в безпосередній близькості від епіцентру. Згадана вище затримка відновлення біоти, зазначена в деяких районах Північної Атлантики і Західного Тетиса, мабуть, пояснюється іншими причинами: місцевими умовами, набором уцілілих видів, конкуренцією між ними або чимось ще.

Вивчення раннепалеоценового вапняку, що залягає над перехідним шаром, показало, що підприємницькі кола планктонних організмів, що мешкало в товщі води над кратером через 30 000 років після катастрофи, було цілком здоровим і високопродуктивним (на це вказують, зокрема, високі показники Ba / Ti і Ba / Fe на другому зверху графіку на рис. 2). Ознак аноксии (зниженій концентрації кисню) виявити не вдалося. Цим Чиксулубського кратер відрізняється від більш пізнього і меншого за розміром Чесапикского (див. Chesapeake Bay impact crater), що утворився в кінці еоцену, 35,5 млн років тому. Швидше за все, Чиксулубського кратер "виручило" ту обставину, що він, на відміну від Чесапикского, що не був ізольований від навколишнього океану. Тому і життя змогла так швидко повернутися в епіцентр катастрофи, яка погубила 76% мешкали на планеті видів.

джерело: Christopher M. Lowery, Timothy J. Bralower, Jeremy D. Owens, Francisco J. Rodríguez-Tovar, Heather Jones, Jan Smit, Michael T. Whalen, Phillipe Claeys, Kenneth Farley, Sean PS Gulick, Joanna V. Morgan, Sophie Green , Elise Chenot, Gail L. Christeson, Charles S. Cockell, Marco JL Coolen, Ludovic Ferrière, Catalina Gebhardt, Kazuhisa Goto, David A. Kring, Johanna Lofi, Rubén Ocampo-Torres, Ligia Perez-Cruz, Annemarie E. Pickersgill, Michael H. Poelchau, Auriol SP Rae, Cornelia Rasmussen, Mario Rebolledo-Vieyra, Ulrich Riller, Honami Sato, Sonia M. Tikoo, Naotaka Tomioka, Jaime Urrutia-Fucugauchi, Johan Vellekoop, Axel Wittmann, Long Xiao, Kosei E. Yamaguchi & William Zylberman. Rapid recovery of life at ground zero of the end-Cretaceous mass extinction // Nature. Published online 30 May 2018. DOI: 10.1038 / s41586-018-0163-6.

Див. також:
Радіоізотопні датування підтвердили зв'язок між падінням Чиксулубського метеорита і посиленням трапу вулканізму, "Елементи", 05.10.2015.

Олександр Марков


Like this post? Please share to your friends:
Залишити відповідь

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: