Откуда прилетел астероид, который убил динозавров?

Жизнь в кратере после удара

Бурение, проведенное в 2016 году, показало, что после удара астероида в кратере вновь появилась жизнь, а в некоторых местах в Мексиканском заливе — 30000 лет. экосистеме потребовалось 300 000 лет, чтобы продемонстрировать сопоставимую степень диверсификации. Ядро породы показало существование микрофоссилия водорослей и планктон, а также наличие нор вырыты креветками и морских червей, которые показывают , что вскоре после удара кратер был снова пригодным для жизни, даже когда астероид вызвал массовое исчезновение в другом местах . Исследование предполагает, что время устойчивости окружающей среды непредсказуемо.

Открытие кратера

Из-за гигантских размеров кратера Чиксулуб его существование невозможно определить на глаз. Ученые открыли его только в 1978 году, причем, совершенно случайно, при проведении геофизических исследований на дне Мексиканского залива.

Расположение кратера Чиксулуб (Dementia)

В ходе этих исследований была обнаружена огромная подводная дуга протяженностью в 70 км, имеющая форму полукольца.

По данным гравитационного поля ученые нашли продолжение этой дуги на суше, на северо-западе полуострова Юкатан. Сомкнувшись, дуги формируют окружность, диаметр которой составляет приблизительно 180 км.

Ударное происхождение кратера Чиксулуб было доказано по гравитационной аномалии внутри кольцеобразной структуры, а также по присутствию горных пород, характерных только для ударно-взрывного породообразования. Подтверждают этот вывод также химические исследования грунтов и детальная космическая съемка местности. Так что никаких сомнений в происхождении огромной геологической структуры уже нет.

Научное обоснование гипотезы

Сомкнувшись, найденные дуги образуют окружность, диаметр которой составляет 180 километров. Один из исследователей по имени Пенфилд сразу высказал предположение о том, что это ударный кратер, появившийся вследствие падения метеорита.

Его теория оказалась верной, что подтверждалось некоторыми фактами. Внутри кратера была найдена Кроме того, учеными были обнаружены образцы «ударного кварца», имеющие сдавленную молекулярную структуру, а также стеклообразные тектиты. Такие вещества могут образовываться только при экстремальных значениях давления и температуры. То, что Чикскулуб — кратер, равных которому нет на Земле, уже не вызывало сомнений, но нужны были неопровержимые доказательства для подтверждения предположений. И они были найдены.

Научно подтвердить гипотезу удалось профессору кафедры университета Калгари Хильдебранту в 1980 году благодаря исследованию химического состава пород местности и подробной космической съемке полуострова.

Что произошло после падения метеорита?

Что произошло на Земле после падения метеорита? По мнению палеонтолога Дэниэла Дурда (Исследовательский институт Колорадо), за считаные минуты и часы пышный и цветущий мир планеты превратился в опустошенную землю. В тысячах километрах от места падения метеорита все было начисто уничтожено. Удар унес жизни более чем трех четвертей всех живых существ и растений на Земле. Наиболее сильно пострадали именно динозавры, они все вымерли.

Долгое время люди даже не догадывались о существовании кратера. Но после того как он был найден, появилась необходимость его исследования, поскольку у ученых накопилось много гипотез, нуждающихся в проверке, вопросов и предположений. Если посмотреть на полуостров Юкатан на карте, то сложно представить реальные размеры кратера на местности. Северная его часть находится далеко от берега и укрыта 600 метрами океанических отложений.

В 2016 году ученые начали бурение в районе морской части кратера, для того чтобы извлечь образцы керна. Анализ извлеченных образцов позволит пролить свет на события, произошедшие давным-давно.

Приложения

О других проектах Викимедиа:

Кратер Чиксулуб , на Викискладе?

внешние ссылки

Ударные кратеры на Земле

Листинг
Основной Акраман  · Бедут  · Шарлевуа  · Чесапик  · Чиксулуб  · Кара  · Маникуаган  · Маниитсок  · Попигай  · Садбери  · Тукоонука  · Вредефорт
Другие Амелия Крик  · Amguid  · Аорунга  · Aouelloul  · Boltysh  · Bosumtwi  · Кутюр  · Dellen  · Elgygytgyne  · Gardnos  · Gosses Блеф  · Gweni-Фадаи  · Каали  · Keurusselkä  · Kgagodi  · Moinerie  · Лонар  · Аризонский кратер  · Mistastin  · монтанье  · Morokweng  · Neugrund  · Нордлингер Риз  · Oasis  · Ouarkziz  · Pingualuit  · полуостров  · Rio Cuarto  · Rochechouart-Шаснон   · Roter Kamm  · роликовые  · Saint Martin  · Змеиный курган  · Siljan  · Соболев  · Паук  · Talemzane  · Tenoumer  · Олово Бидер  · Toms Каньон  · Tswaing  · Вепряй  · Vichada  · Ванапитеи  · Вияшакими (О-Клэр)  · Вулф-Крик  · Вудли  · Яррабубба
В другом месте Солнечной системы Меркурий  · Венера  · Луна  · Март  · Деймос  · Фобос  · Европа
Список ударных кратеров на Земле
  • Геологический портал
  • Астрономический портал
  • Портал Мексики

Глобальное похолодание на планете

Ударная волна обошла вокруг всей Земли несколько раз. Обладая высокой температурой, она вызывала сильнейшие лесные пожары. В разных регионах планеты активизировался вулканизм и другие тектонические процессы. Многочисленные извержения вулканов и горение больших лесных массивов привели к тому, что в атмосферу попало огромное количество газов, пыли, пепла и сажи. Сложно себе это представить, но поднятые частицы вызвали процесс вулканической зимы. Он заключается в том, что большая часть солнечной энергии отражается атмосферой, вследствие чего наступает глобальное похолодание.

Подобные климатические изменения наряду с другими тяжелейшими последствиями удара оказали губительное влияние на живой мир планеты. Растениям не хватало света для фотосинтеза, что привело к снижению кислорода в атмосфере. Исчезновение огромной части растительного покрова Земли привело к гибели животных, которым не хватало пищи. Именно эти события привели к полнейшему вымиранию динозавров.

События, имевшие место после катастрофы

Падение астероида выпарило огромную часть земной коры. Над местом падения взмыли в небо обломки, на Земле вспыхнули пожары и извержения вулканов. Именно сажа и пыль закрыли солнечный свет и погрузили планету в очень долгий период зимнего мрака.

В течение последующих месяцев пыль и обломки осыпались на земную поверхность, покрывая планету плотным слоем астероидной пыли. Именно этот слой является для палеонтологов свидетельством поворотного момента в истории Земли.

В районе Северной Америки до удара метеорита процветали пышные леса с густым подлеском из папоротников и цветов. Климат в те далекие времена был намного теплее нынешнего. На полюсах не было снегов, а динозавры бродили не только по Аляске, но и на Сеймуровых островах.

Последствия удара метеорита о землю ученые изучали, анализируя мел-палеогеновый слой, найденный в более чем 300 местах по всему миру. Это дало основание говорить о том, что вблизи эпицентра событий погибло все живое. Противоположная же часть планеты пострадала от землетрясений, цунами, нехватки света и других последствий катастрофы.

Те живые существа, что не погибли сразу, умирали от отсутствия воды и пищи, уничтоженной кислотными дождями. Гибель растительности привела к смерти травоядных, от чего страдали и плотоядные, оставшись без питания. Были нарушены все звенья цепочки.

Примечания и ссылки

  1. ↑ и (ru) Х. Дж. Дюран-Мантерола и Г. Кордеро-Терсеро , «  Оценка энергии, массы и размера импактора Chicxulub  » , Astrophysics ,2014 г.
  2. (in) , на BBC News
  3. , стр.  112.
  4. , стр.  22.
  5. ↑ и , стр.  29
  6. , стр.  30.
  7. , стр.  154-157.
  8. , стр.  106-110.
  9. (ru) LW Alvarez et al. , Внеземная причина мелово-третичного вымирания. , Наука,1980 г., стр.  1095-1108полет. 208
  10. ↑ и
  11. ↑ и .
  12. Удар высвободил за секунды столько углекислого газа, сколько человеческая промышленность за {{| 5000 | лет}} при нынешних темпах.
  13. Чарльз Франкель, Extinctions. От динозавра до человека , Порог,2016 г., стр.  99.
  14. ↑ и Чарльз Франкель, Extinctions. От динозавра до человека , Порог,2016 г., стр.  107.
  15. (in) Дэвид и Кэти Шонтинг Эзраилсон, Чиксулуб. Удар и цунами , Springer,2016 г., стр.  112.
  16. Чарльз Г. Бардина, Роландо Р. Гарсиа, Оуэн Б. Тунб и Эндрю Дж. Конлея, О временном изменении климата на границе мелового периода и палеогена из-за атмосферных нагнетаний сажи , Джон Х. Сейнфельд, Калифорнийский технологический институт, Пасадена, Калифорния ,2017 г..
  17. Для недавнего обзора см. Science от 5 марта 2010 г .: Удар астероида Чиксулуб и массовое вымирание на границе мелового и палеогенового периодов , Vol. 327. нет. 5970, стр.  1214 — 1218, DOI: 10.1126 / science.1177265
  18. ↑ и
  19. , стр.  39-43.
  20. (in) К. Корней, «  Глобальное цунами последовало за ударом огромного астероида, убившего динозавров  » , Eos , vol.  99,20 декабря 2018 г.( DOI   ).
  21. (in) Уолтер Альварес, «  Сейсмически индуцированное наземное месторождение на границе КПГ, Северная Дакота  » , Труды Национальной академии наук ,1 — го апреля 2019.
  22. (in) Гэри Л. Кинсленд, Кааре Эгедал Мартелл, Альберт Стронг и Роберт Айви, «  Чиксулуб, ударяющий по мегаполисам цунами в недрах Луизианы: изображение в сейсмических данных нефтяной промышленности  » , Earth and Planetary Science Letters , vol.  570, г.15 сентября 2021 г., П п о  117063 ( DOI   ).
  23. .
  24. ↑ и

Новые предположения ученых

По мнению ученых, изучавших окаменелости, на Земле могли выжить лишь самые небольшие существа (как еноты, например). Именно они имели шанс уцелеть в тех условиях. Поскольку едят они меньше, воспроизводятся быстрее, да и адаптируются проще.

Окаменелости говорят о том, что в Европе и Северной Америке была более благоприятная ситуация после катастрофы, нежели в иных местах. Массовое вымирание — это двойственный процесс. Если с одной стороны что-то погибло, в другой стороне должно что-то возникнуть. Так считают ученые.

Восстановление Земли заняло очень много времени. Прошли сотни, а то и тысячи лет, прежде чем были восстановлены экосистемы. Предположительно, океанам понадобилось три миллиона лет для восстановления нормальной жизни организмов.

После сильных пожаров в землю осели папоротники, быстро заселяя обгоревшие регионы. Те экосистемы, которые избежали огня, были населены мхами и водорослями. Районы, наименее пострадавшие от разрушений, стали местами, в которых могли выжить некоторые разновидности живых существ. Позднее они расселились по всей планете. Так, например, в океанах уцелели акулы, некоторые рыбы, крокодилы.

Полное исчезновение динозавров открыло новые экологические ниши, которые могли занять другие существа. В дальнейшем миграция млекопитающих животных на освобожденные места привела к современному их обилию на планете.

Критика теории падения метеорита

Все пришли к единому мнению о падении небесного тела в месте возникновения этого ударного кратера. Тем не менее, предлагаемый сценарий или часть воздействия мелово-третичного кризиса все еще является предметом обсуждения.

Связь между падением метеорита и массовым вымиранием

Падение гигантского метеорита в конце мелового периода сейчас является общепризнанным. С другой стороны, более подробно обсуждается связь между этим метеоритом и мелово-палеогеновым вымиранием ; действительно есть другие теории вымирания, в которых метеорит не обязательно играет исключительную роль.

Это массовое вымирание — не самое радикальное, что Земля знала в прошлом. Есть и другие, где пока невозможно отметить соответствие периода массового вымирания и образования ударного кратера

Например, пермско-триасовое вымирание , самое важное в фанерозое , знаменующее конец палеозоя , 251 миллион лет назад, скорее связано с сибирскими ловушками. Был обнаружен ударный кратер Bedout диаметром 173  км , но на сегодняшний день нет единого мнения.

Опрос о сопутствующем воздействии / исчезновении

Исследования, в основном проводимые Гертой Келлер , пытались поставить под сомнение ответственность Чиксулуба за вымирание мелового периода. Действительно, по ее словам, падение астероида Чиксулуб предшествовало бы массовому вымиранию мелового периода как минимум на 300 000 лет. В 2009 году ученые идентифицировали 52 вида, присутствующих в обоих слоях отложений до и после удара Чиксулуб, показывая, что падение астероида не привело к катастрофическому снижению биоразнообразия.

Новое исследование, опубликованное на 7 февраля 2013 г.в журнале Science и опираясь на высокоточные методы радиометрического датирования, указывает, что метеорит упал на Землю 66 038 000 лет назад, максимум за 32 000 лет до исчезновения динозавров, что свидетельствует в пользу причинной связи между двумя событиями. .

Теоретические эффекты падения метеорита

Анимация, показывающая удар и формирование кратера.

Импактор Chicxulub оценивался в диаметре 11–81  км и выдавал энергию 1,3–58 × 10 24  Дж (1,3–58 йоттаджоулей), что в 21–921 миллиард раз больше, чем бомба Хиросимы. Для сравнения, это примерно в 100 миллионов раз больше энергии, выпущенной Царь-Бомбой , «водородной бомбой», которая остается самой мощной из когда-либо взорвавшихся искусственных взрывчатых веществ, высвободившей 210 ​​петаджоулей (2,1 × 10 17  Дж , или 50 мегатонны в тротиловом эквиваленте).

Когда астероид распался в результате столкновения с платформой, состоящей из гипса и известняка (столкновение с гранитным основанием не привело бы к улетучиванию токсичных соединений), части земной коры , водяной пар , диоксид серы и диоксид углерода и аэрозоли сульфата были выброшены в атмосферу. Воздействие создал дыру в 100 км в ширину и 30 километров глубиной, оставив 21 — го  века , кратер в основном покрыта морем и 600 метров осадков.

Образуя гигантский шлейф из обломков, огромный столб пепла и кристаллов кварца , который несколько мгновений назад находился в десяти километрах под землей, поднимается в атмосфере все быстрее и быстрее. Проходя через атмосферу со скоростью от 7000 до 40000  км / ч ( созданная таким образом ударная волна облетела бы планету за несколько часов), крупные частицы освещают небо, как миллиарды долларов. Падающие звезды, а затем падают с энергией они приобрели во время своего выброса, быстро доводят большие области атмосферы до температуры в сотни градусов («эффект обжига» или «эффект гриля» выпадения осадков. Выбросы, которые воспламеняют растительность на огромной поверхности земного шара).

Затем эти частицы постепенно накапливались на земле, образуя слой пепла, который наблюдается сегодня. Что касается шлейфа, образованного из более мелких частиц (каменной пыли и сажи), он не падает, а набухает, пока не достигает диаметра от 100 до 200  км , достигает верхних слоев атмосферы, а затем охватывает всю планету, вызывая своего рода ядерную зиму. (эффект замораживания), что способствует погружению всей планеты во тьму на несколько лет. Отсутствие достаточного количества солнечного света препятствует фотосинтезу как на суше, так и на море. Растения очень быстро засохли, за ней последовала мегафауна травоядных, которая привела к упадку почти 50% хищников (50% млекопитающих). Выживают, в основном, в основном мелкие всеядные грызуны-млекопитающие).

В более долгосрочной перспективе (время, которое оценивается в 10 000 лет после падения метеорита), Земля подвергается значительному повышению температуры, связанному с парниковым эффектом , создаваемым в основном из-за избытка углеродных газов, оксидов серы и водяного пара в горных породах. испарение при ударе. Этот парниковый эффект увеличивает среднюю температуру на 10  ° C , что способствует преобразованию сред умеренного пояса в среду пустыни, что также способствует исчезновению видов.

В 2017 году Калифорнийский технологический институт опубликовал исследование об изменении климата, вызванном рассеянием сажи в аэрозоле в результате пожара, осветившего общий земной лесной покров от удара. Эти аэрозоли блокировали попадание солнечного света на землю более года, нарушая фотосинтез на один-два года. Температура резко упала, упав в среднем на 28  ° C на суше и на 11  ° C на море. Это похолодание привело к отрицательным температурам в средних широтах на три-четыре года. Остановившись на большой высоте, солнечная радиация повысила температуру верхних слоев атмосферы на несколько сотен градусов. Эта высокая температура, в частности, привела к разрушению озонового слоя . Поскольку это больше не защищает Землю, планета в течение нескольких лет подвергалась значительному воздействию ультрафиолета, а для рассеивания аэрозолей требуется не менее пяти лет. Эти явления оказали разрушительное воздействие на пищевые сети и, возможно, привели к исчезновению видов, которые могли пережить непосредственные последствия воздействия.

Открытие

На заре 1980-х годов в некоторых геологических слоях между меловым и третичным слоями было замечено существование тонкого слоя черной глины толщиной в несколько миллиметров  : граница мелово-третичного периода (KT), сегодня называемая границей мелово-палеогенового периода ( К-Пг)

Этот геологический предел виден в различных точках земного шара, что подразумевает важное явление планетарного уровня и представляет собой аномальный уровень иридия. Присутствие этого элемента на Земле крайне редко, но в некоторых метеоритах его больше

Если мы находим крошечные количества иридия в земных осадочных породах , то это в основном из-за мелкого дождя микрометеоритов, регулярно прибывающих на нашу планету. Однако анализ содержания иридия в тонком слое K / T показывает результаты почти в сто раз выше; Затем возникла теория о падении в этот период большого метеорита.

В то же время холодная война заставила задуматься над понятием «  ядерная зима  »: всемирная зима в течение нескольких лет, вызванная взрывом за очень короткий период времени тысяч ядерных боеприпасов, выбросивших миллионы тонн пыли. в атмосфере и охлаждая ее за счет поглощения и преломления солнечной радиации . В более широком смысле была выдвинута гипотеза о «  ударной зиме  » с аналогичными эффектами, вызванной падением метеорита.

Но кратер этого гипотетического метеорита еще предстоит обнаружить. В 1981 году два исследователя, нанятые мексиканской нефтяной компанией Pemex , получили разрешение от своего руководства сообщить свои результаты на симпозиуме по исследованиям нефти, проведенном в Лос-Анджелесе , не колеблясь, чтобы предположить, что наличие астроблемы Чиксулуб (известной в нефтяной отрасли). старатели) может быть связано с великим вымиранием позднего мелового периода.

Американский физик Луис Уолтер Альварес , его сын геолог Уолтер Альварес , химик-ядерщик Фрэнк Асаро и химик и археолог Хелен Вон Мишель выдвинули гипотезу, что падение этого метеорита в конце мелового периода , около 66 миллионов лет назад, было основной причиной климатическое переворот , который привел к исчезновению динозавров и большого количества животных и растительных видов , как наземных и морских. Согласно лучшим современным данным, время падения этого метеорита составляет около 66038000 лет.

Факты

Есть ряд фактов, подтверждающих эту теорию.

Массовое вымирание

Все королевства вместе взятые, исчезло от шести до восьми видов из десяти, включая крупных ящеров, таких как динозавры , за исключением птиц. Однако насекомые сопротивлялись лучше .

Почти весь морской планктон , ключевое звено во многих пищевых цепочках животных, также исчез .

Похоже, что ни одно животное весом более 20 или 25  кг не выжило, за исключением крокодилов .

Иридий

Камень из Вайоминга (США) с промежуточным слоем глины, который содержит в 1000 раз больше иридия, чем верхний и нижний слои; Фотография сделана в Музее естественной истории Сан-Диего.

Метеорит показал свою подпись аномально высокой концентрации иридия в геологической толщи , датируемой мелового — палеогенового предел , который также границы между мезозойской и кайнозойской эр , из которой были бы именно причина. Эта группа платина металл , редкий на поверхности Земли , где она приписывается внеземной материи и вулканов, более обильный в метеоритах, в растворе в никеле и железе , которые составляют большую часть метеорного железа . Иридий был обнаружен в аномальных количествах в дюжине морских и наземных участков конца мелового периода, разбросанных по всей поверхности земного шара, включая Губбио в Италии , Стевнс Клинт в Дании , Эль-Кеф в Тунисе и даже в Вудсайде. в Мальборо , Новая Зеландия .

Сотрясенный кварц

На пределе K-Pg обнаруживаются кристаллы кварца, »  потрясенные  » (т.е. подвергшиеся огромному давлению после сильного удара). В отличие от иридия, они в основном присутствуют в Северной Америке , в районе Мексиканского залива , что подтверждает гипотезу о шоке в Мексике.

Бриллианты и циркон

В смеси с этим кварцем мы также обнаружили микроскопические алмазы и кристаллы циркона . Для появления этих минералов требуется сильное давление, и поэтому они интерпретируются как след титанического удара. Они являются продуктами самой точки удара.

Тектиты

Из измененных тектитов (стекловидные силикатные расплавы, образовавшиеся при высокой температуре) обнаруживаются в морских отложениях того времени, чуть ниже кварца, «сотрясенного», поэтому они регистрируются непосредственно перед этим. Их положение объясняется низкой скоростью выброса этих материалов, которые исходят из областей вблизи точки удара, но не сразу ниже.

Никельсодержащие магнетиты

Никельсодержащие магнетиты (минералы, появление которых может быть связано с окислением в атмосфере богатого никелем метеорита) являются другими элементами, поддерживающими эту теорию.

Цунами

Вокруг Мексиканского залива , между слоем тектитовых (первым будет сдан на хранение) , а слой иридия (который был депонирован вскоре после), мы находим песчаник банк , знак огромной приливной волны. — прилив Произведенный влияние.

В 2018 году численное моделирование последствий воздействия Чиксулуба на мировой океан позволило количественно оценить высоту волны: до 1500  м в Мексиканском заливе, несколько метров в самых удаленных секторах. Скорость воды на дне океана (более 20  см / с ) также должна была иметь эффект ремобилизации значительной толщины наносов .

В апреле 2019 года исследование, опубликованное в PNAS, показывает, что значительный слой отложений в Северной Дакоте свидетельствует об этом цунами и, в частности, содержит очень хорошо сохранившиеся окаменелости рыб и динозавров, погибших в то время, что позволяет с точностью воссоздать точные обстоятельства исчезновения. В 2021 году сейсмологическое исследование фундамента Луизианы выявило присутствие мегаридов на уровне отложений предела K-Pg , приписываемых цунами .

Новые сведения о прошлом планеты

Бурение самого большого в мире кратера, расположенного в районе полуострова Юкатан, и взятие все новых и новых проб позволит ученым получить больше данных о том, как был сформирован кратер, и о последствиях падения на формирование новых климатических условий. Образцы, взятые из внутренней части кратера, позволят специалистам понять, что произошло с Землей после сильнейшего удара и каким образом в дальнейшем восстанавливалась жизнь. Ученым интересно понять, каким же образом происходило восстановление и кто вернулся первым, как быстро появилось эволюционное разнообразие форм.

Несмотря на то, что погибли отдельные виды и организмы, иные формы жизни начали процветать вдвойне. По мнению ученых, такая картина бедствия на планете могла повторяться за всю историю Земли многократно. И каждый раз гибло все живое, а в дальнейшем происходили процессы восстановления. Вероятно, что ход истории и развития был бы иным, если бы 65 миллионов лет назад астероид не упал бы на планету. Специалисты также не исключают возможность, что и жизнь на планете зародилась благодаря падениям больших астероидов.

Мел-палеогеновое вымирание

Падение данного метеорита является наиболее убедительной причиной мел-палеогенового массового вымирания. Версия внеземного происхождения этих события имела место даже еще до открытия кратера Чиксулуб.

Она была основана на аномально высоком содержании такого редкого элемента как иридий в отложениях, возраст которых составляет около 65 миллионов лет. Так как высокая концентрация этого элемента была выявлена не только в отложениях полуострова Юкатан, но и во многих других местах Земли, то, возможно, в то время произошел метеоритный дождь. Имеются и другие версии, однако, они имеют меньшее распространение.

На границе мела и палеогена вымерли все динозавры, морские рептилии и летающие ящеры, которые царствовали на нашей планете в меловом периоде.

Существовавшие экосистемы были полностью разрушены. В отсутствии крупных ящеров значительно ускорилась эволюция млекопитающих и птиц, биологическое разнообразие которых в палеогене сильно возросло.

Можно предположить, что другие массовые вымирания видов на протяжении фанерозоя также были обусловлены падениями крупных метеоритов.

Существующие расчеты показывают, что падения на Землю небесных тел такого размера случаются примерно один раз в сто миллионов лет, что примерно соответствует промежуткам времени между массовыми вымираниями.