Ostatnie z wielkich wymierań – wymieranie kredowe / Piotr Kotlarz

0
696

[Na temat przeszłości naszej planety, jej powstawania, wiemy dziś już dość sporo. Często jednak wiedza ta jest stosunkowo świeża, nieuporządkowana. Pisząc książkę o kataklizmach w historii naszej planety prawie z każdym tygodniem uzupełniałem ją o jakąś nową informację będącą wynikiem aktualnego wówczas odkrycia (czy to jakiegoś kolejnego krateru będącego skutkiem upadku jakiejś asteroidy, czy też śladów wulkanizmu). Nie zajmowałem się tym tematem już dość dawno i sądzę, że od czasu pierwszego wydania książki „Kataklizmy, które zmieniały obraz Ziemi” takich informacji musiało pojawić się jeszcze więcej. Za jakiś rok spróbuję przygotować kolejne wydanie tej pracy i wówczas ją o nie uzupełnię. Obecna wiedza pozwala nam już zrozumieć wiele procesów, do jakich dochodziło w przeszłości, często jednak jest to wciąż tylko wiedza hipotetyczna. Hipotezy te budowane są na bardzo wątłych przesłankach. W mojej ocenie badania przeszłości naszej planety wymagają uporządkowania, większej systematyczności oczywiście i nakładu większych środków. Tu również konieczne jest połączenie wysiłków w skali międzynarodowej. To aż dziwne, że my ludzie, dochodzimy do takich wniosków aż tak wolno.]

Kreda

Kredę[1] szacuje się na lata 145 – 66 mln lat temu. Dzieli się ją w oparciu o rozwój amonitów na dwa oddziały: kredę górną/późną i kredę dolnowczesną. Tak jak i w czasie poprzednich okresów, tak i w kredzie dochodziło do zmian układu kontynentów. Mniej więcej 100 – 120 milionów lat temu Wielka Adria uderzyła w dzisiejszą Europę i rozpadła się na kawałki. Kontynent zaczął zapadać się pod Europę, ale nie w całości. Część skał pozostała na powierzchni i to właśnie dzięki nim naukowcom udało się ustalić, jak duża mogła być Wielka Adria.

 Zderzenie doprowadziło także do powiększenia wielu łańcuchów górskich, w tym Alp. Zespół badaczy, pod kierunkiem prof. Douwe van Hinsbergen, z Uniwersytetu w Utrechcie w Holandii staranną pracą zdołał zidentyfikować, kiedy oraz gdzie powstawały badane skały. Odkryto, że Wielka Adria nagle zamiast poruszać się na północ, obróciła się przeciwnie do ruchu wskazówek zegara, przepychając się wówczas między płytami tektonicznymi[2]. Nie wiemy, jakie były przyczyny ruchu tego kontynentu. Być może doszło do tego wskutek uderzenia wielkiego meteorytu, a może z powodu znacznej zmiany poziomu mórz. Ta druga hipoteza jest jednak mniej prawdopodobna, gdyż badacze wskazują na „nagłość” tych zmian, a także na zmianę kierunku ruchu Adrii.

Wprowadzony już po wyodrębnieniu okresu kredy podział wskazuje, że już w czasie jego istnienia doszło do wyraźnych zmian w istniejącym wówczas świecie organicznym. Nie były one gwałtowne (choć zapewne dochodziło do wielkich zniszczeń wielu gatunków w wyniku kataklizmów na niektórych obszarach) i zapewne miały różny przebieg na różnych obszarach. Dokładne ich prześledzenie i opisanie wymagają jeszcze wielu badań. Świat organiczny kredy był zróżnicowany zarówno w środowisku morskim, jak i lądowym. We wczesnym okresie kredowym wciąż obfita była flora podobna jeszcze do jurajskiej. Pojawiało się coraz więcej roślin okrytonasiennych (m.in. buk, brzoza, grab, wierzba, topola, orzech, eukaliptus, platan, bluszcz), lecz dalej ilościowo przeważały rośliny nagozalążkowe. Występowały widłakowe (reprezentowane przez Licopodites, Isoetites, Nuthorstiana), skrzypowe (Equiaetites), paprocie (Gleichenia, Onychiopsis, Cladophlebis, Rufforida). Liczne były także rośliny nagonasienne, a wśród nich paprocie nasienne (Sagenopteris), miłorzębowe (Ginkgo, Arctobaiera, Czekanowskia, Sphenobaiera), sagowce (Nillsonia, Zamites), bennetyty (Bennetites, Cucadeoidea, Otozamites, Williamsonia. Jednak największe znaczenia miały rośliny szpilkowe, głównie araukariowate, cyprysowate, sosnowate i cisowate. W pełnej kredzie w świecie roślin przewagę osiągnęły okrytonasienne. Najdawniejsze okrytonasienne wytwarzające kwiaty pojawiły się w kredzie, 20 milionów lat później (132 miliony lat temu).

Z pierwotniaków ważne są wymoczki (Calpionella) oraz otwornice Orbitolina, Globigerina, Globotruncana, Rotalipora, Lenticulina). Szczyt rozwoju osiągnęły wtedy gąbki o szkielecie krzemionkowym (Siphonia, Craticularia, Plocoscyphia). Wśród jamochłonów istotne znaczenie miały koralowce kolonijne. Wśród pierścienic licznie występował rodzaj Serpula, często spotyka się też mszywioły (Membrianipora, Retepora) mające znaczenie skałotwórcze. Kontynuowały linię rozwojową z po-przedniego okresu ramienionogi. Najistotniejszą rolę odgrywały mięczaki, liczne małże, ślimaki i amonity o bogato ornamentowanych muszlach. Duże znaczenie miały również belemnity. Liczne były w kredzie szkarłupnie, ale największe znaczenie odgrywały jeżowce (Echinocorys, Toxaster i Micraster), mniej licznie występowały liliowce (Marsupites, Unitacrinus, Antenodon). W środowiskach wodnych stawonogi reprezentowane były przede wszystkim przez skorupiaki (m.in. Eryon, Pagurus). Na lądzie powszechne były owady, wśród których pojawiły się modliszki i mrówki.

W świecie ryb przeważały promieniopłetwe i rekiny. Rzadziej występowały płazy. Na lądzie wciąż panowały dinozaury (Triceratopos, Iguanodon, Tyrannosaurus, Tarbosaurus). W morzach żyły ichtiozaury, mosasaury i plezjozaury (osiągały długość ponad 10 m). Liczne były także krokodyle i żółwie oraz gady latające (Pteranodon) i uzębione ptaki (Ichthyonris, Hesperornis). Występujące wówczas saki były niewielkie: głównie owadożerne, a także drapieżne torbacze i prymitywne łożyskowce. Jednym z takich ssaków był Purgatorius, który należał do grupy uważanej za przodków współczesnych naczelnych[3].

Zmiany w środowisku przyrodniczym w okresie kredy były przypuszczalnie spowodowane kolejnymi kataklizmami. Warto jednak podkreślić, że i tym razem dzisiejsza wiedza każe nam zweryfikować wiele poprzednio przyjętych hipotez, a nawet teorii. Do powszechnej niemal świadomości trafiła wiedza o tzw. „wymieraniu kredowym” i niemal powszechnie wiąże się ją albo z impaktem około 65 milionów lat temu lub z Trapami Dekanu, tymczasem kataklizmy towarzyszyły tej epoce już od jej zarania, i ich skutkiem było wielokrotnie ginięcie wielu gatunków fauny i flory i dziś bardzo trudnym jest ustalenie, który to konkretnie kataklizm jest za to odpowiedzialny. W epoce tej odnotowujemy wiele ogromnych impaktów meteorytów.

Krater uderzeniowy Gosse’a zidentyfikowano w Australii na Terytorium Północnym. Jego najlepiej zachowaną częścią jest Urwisko Gosse’a, położone 160 km na zachód od Alice Springs i na północ od Gór Macdonnella, w Dolinie Misjonarzy. Krater powstał około 142,5 miliona lat temu we wczesnej kredzie, w wyniku uderzenia komety lub planetoidy. Średnica tego ciała wynosiła ok. 600 metrów, a w chwili zderzenia z Ziemią utworzyła krater o średnicy ok. 22 km i głębokości ok. 800 metrów. Wyrzucony materiał skalny pokrył obszar ponad 400 km2. Obecnie widoczna pozostałość krateru mierzy ok. 4 km średnicy i wznosi się 180 m ponad powierzchnię równiny. Występują w niej licznie stożki zderzeniowe i brekcja monomiktyczna. Późniejsze badania naukowe doprowadziły do stwierdzenia, że formacja ta powstała w skutek uderzenia z dużą prędkością obiektu o małej gęstości, co może sugerować, że mogła to być kometa, a nie skalny lub żelazny meteoroid.

Położony na dnie Morza Barentsa, na północ od wybrzeży Norwegii krater uderzeniowy Mjølnir ma 40 km średnicy i powstał około 142,0 miliona lat temu we wczesnej kredzie na skutek upadku planetoidy o średnicy ok. 2 km. Przyjęta datacja budzi wątpliwości, gdyż w 2006 roku szwedzcy geolodzy znaleźli dowody na to, że około 145 milionów lat temu w ówczesne południowe wybrzeże Szwecji uderzyło tsunami. Niezależnie od tego w 2000 roku odnaleziono ślady tsunami z tego samego okresu na wybrzeżu Francji. Podejrzewa się, że przyczyną powstania tych fal był impakt, który utworzył krater Mjølnir. Fale mogły dotrzeć w te miejsca dzięki innemu niż obecny układowi lądów – między Grenlandią a Skandynawią istniała wąska cieśnina, a wyższy poziom mórz umożliwiał istnienie drogi morskiej także od wschodniej strony Fennoskandii. Być może jednak wspomniane tsunami miało inne źródła (np. zapadnięcie się jakiegoś wulkanu). Wspomniane imapakty mogły doprowadzić do znacznego pogłębienia się w tym okresie epoki lodowcowej i ruchów górotwórczych. Tym bardziej, że należy je łączyć ze wzrostem wulkanizmu.

W 1989 roku, dzięki badaniom sejsmicznym przy poszukiwaniu złóż ropy naftowej, zidentyfikowano  krater uderzeniowy Tookoonooka w południowo-wschodnim Queenslandzie, w Australii. Ocenia się, że powstał ok. 128 milionów lat temu (we wczesnej kredzie). Ma średnicę 55 km i jest dziesiątym największym potwierdzonym kraterem uderzeniowym na Ziemi. Jest pogrzebany w mezozoicznych osadach basenu sedymentacyjnego Eromanga i żaden jego fragment nie jest widoczny na powierzchni. Impaktowe pochodzenie struktury zostało dowiedzione dzięki znalezieniu kwarcu szokowego w rdzeniach z odwiertów. Dane sejsmiczne ukazują w pobliżu inną podobną strukturę o tym samym wieku, nazwaną Talundilly, która również może być kraterem uderzeniowym, jednak ze względu na brak wierceń w jej obszarze nie jest to potwierdzone. Warto tu zwrócić uwagę na powiązanie tych kraterów ze złożami ropy. To jedna z ważnych przesłanek dowodzących, że być może również ropa naftowa (tak jak i woda) trafiła na Ziemię z pasa asteroid lub jest wynikiem zmian spowodowanych upadkiem asteroid.

W końcu wczesnej kredy doszło do wielkiej transgresji morza z oceanu Tetyda, która spowodowała zalanie obszarów będących do tej pory lądem. Zbiornik środkowoeuropejski połączył się z morzem rosyjskim na wschodzie kontynentu. Początkowo powstawały w nim piaski kwarcowe, piaskowce i zlepieńce z glaukonitem i fosforytami. W późnej kredzie transgresja rozszerzyła się i morze pokrywało niemal cały obszar Europy.

Krater uderzeniowy Vargeão położony w stanie Santa Catarina w Brazylii, w obrębie Basenu Parany. Jest odsłonięty na powierzchni ziemi. Krater powstał 123 miliony lat temu, we wczesnej kredzie. Ma średnicę 12 km, utworzył się w skałach osadowych pokrywających podłoże krystaliczne. Strukturę rozpoznano dzięki zdjęciom lotniczym i satelitarnym w 1971 roku. Tworzą ją koncentryczne wzgórza położone w rozległym obniżeniu terenu, z centralnie położonym wzniesieniem. Początkowo interpretowano tę strukturę jako wytwór wulkanizmu; w 1993 roku znalezione zostały dowody na uderzenie obiektu pozaziemskiego.

Wiek położonego na Pustyni Libijskiej krateru uderzeniowego Oasis został oceniony na mniej niż 120 milionów lat. Został utworzony przez uderzenie małej planetoidy w skały osadowe. Wyróżniający się w topografii pierścień tworzy wyniesienie centralne krateru, sam krater w znacznym stopniu został zerodowany; jego pierwotna średnica jest oceniana na 18 km.

Pod koniec drugiej dekady XXI wieku w Australii w pobliżu górniczego miasta Ora Banda Goldfields, na północny zachód od Kalgoorlie-Boulder, odkryto krater uderzeniowy Ora Banda. Jego średnica wynosi 5 km i uważa się, że powstał on w wyniku upadku asteroidy o średnicy 100-200 m. Jest datowany na ponad 100 mln lat[4].

Krater uderzeniowy Steen River został zidentyfikowany w prowincji Alberta w Kanadzie. Powstał 91 milionów lat temu, we późnej kredzie do jego utworzenia doszło w skałach krystalicznych pokrytych warstwą skał osadowych. Obecnie jest pogrzebany pod młodszymi osadami.

Dellen to jezioro meteorytowe w Szwecji, niedaleko jej wybrzeża bałtyckiego. Ma powierzchnię 131 km². Tworzą je dwa akweny, północny (Norrdellen, o powierzchni 81 km²) i południowy (Sördellen, o powierzchni 50 km²), połączone cieśniną Norrboån, przez którą wody z północnego zbiornika wlewają się do południowego. Leży w środkowo-wschodniej części kraju, w historycznej prowincji Hälsingland. Jest osiemnastym pod względem powierzchni jeziorem Szwecji. Jezioro to wypełnia drugi co do wielkości krater uderzeniowy w Szwecji, o średnicy 19 kilometrów. Powstał on 89 milionów lat temu, w późnej kredzie, w wyniku upadku małej planetoidy, przypuszczalnie kamiennej, która uderzyła w skały granitowe. Od tego jeziora pochodzi nazwa planetoidy Dellen (niemającej nic wspólnego z uderzeniem, które utworzyło krater).

Pod koniec kredy osadzały się wapienie, margle, opoki i kreda pisząca. Wśród roślin zaczynały przeważać okrytonasienne. Zaczęły występować prymitywne ptaki. Z tego okresu pochodzą znalezione w Chinach najstarsze szczątki ssaka łożyskowego – Eomai. Eomaia, eomaja (†Eomaiascan-soria) – wymarły ssak uważany za potencjalnego przodka ssaków łożyskowych. Żył ok. 125 mln lat temu (dolna kreda). Długość ciała 14 cm, masa ciała 25 g. Posiadał długi ogon i potrafił sprawnie poruszać się po gałęziach. Skamieniałość odkryto w prowincji Liaoning w Chinach.

Około 66 milionów lat temu, doszło do ostatniego z wielkich wymierań – wymierania kredowego. Nie ma jednoznacznej teorii mówiącej o powodach tak nagłego wymierania. Najpopularniejszą z nich jest uderzenie planetoidy, czego dowodem są pozostałości po kraterze Chicxulub znajdujące się na półwyspie Jukatan w Ameryce Środkowej. Inni badacze jako przyczynę sugerują wulkanizm. Według jeszcze innych teorii – które wydają mi się właściwsze – wymieranie mogło być spowodowane kilkoma czynnikami takimi jak, wielokrotne kolizje planetoid z nasza planetą oraz wzmożonym wulkanizmem w okolicach dzisiejszych Indii, w trakcie którego powstały trapy Dekanu[5] oraz zmiany klimatyczne spowodowane tymi wydarzeniami. Warto też zwrócić uwagę i na to, że to tzw. wielkie wymieranie trwało dziesiątki, a może nawet setki tysięcy lat, niektóre gatunki zapewne ginęły nieco wcześniej lub później. Teoria tzw. „wielkiego wymierania” wynika w znacznej mierze z natury naszego postrzegania, dążenia do pewnych uproszczeń i „spłaszczania” czasu w historii. Nawet tysiąc lat w rozwoju Ziemi to okres bardzo długi i jak zauważymy w kolejnych rozdziałach, mogło się w takim okresie wydarzyć bardzo wiele. Kataklizmów, które wpływały na środowisko, oraz zmiany klimatyczne w każdym tysiącleciu było zapewne znacznie więcej niż te, które przytaczam w mojej pracy. Niektóre były zapewne nieco lub znacznie mniejsze, śladów wielu jeszcze nie poznaliśmy.

  1. Uderzenia asteroid i komet

Szukając przyczyn tzw. „wymierania kredowego” badacze już dość dawno zaczęli wiązać je z impaktem meteorytu. Pod koniec XX wieku na pograniczu osadów kredy i paleogenu w wielu miejscach na kuli ziemskiej odnotowano wyjątkowo wysoką koncentrację irydu, który wykazuje duże zawartości w ciałach kosmicznych. Zaczęto przypuszczać, że anomalia taka może świadczyć o upadku wielkiego meteorytu, o średnicy około 10 km. Dodatkowymi dowodami były mikrotektyty, mikrokrystyty i kwarce szokowe. W 1991 r. w osadach górnej kredy w rejonie Chicxulub (półwysep Jukatan) odkryto krater meteorytowy o średnicy ok. 170 km. To właśnie upadek tego meteorytu początkowo uznawano za przyczynę późno kredowego kryzysu biotycznego. Szacuje się, że jej uderzenie w płytkie morze, w którego miejscu dzisiaj znajdują się Zatoka Meksykańska i półwysep Jukatan, wyzwoliło dwa miliony razy więcej energii niż najpotężniejsza bomba wodorowa w dziejach ludzkości zwana „Carem”, którą Związek Radziecki zdetonował w 1961 roku. Najnowsze datowania wskazują jednak, iż poprzedził on wymieranie późnokredowe o około 300 tys. lat[6].

Po odkryciu śladów kolejnych impaktów, których wstępne datowania wykazały, że są one mniej więcej równowiekowe z astroblemą na Jukatanie stworzono teorię wielu impaktów. Teoria ta zakładała, że olbrzymia asteroida rozpadła się na kilka fragmentów, z których każdy spadł w tym samym czasie, ale w innej części świata. Późniejsze badania wykazały jednak, że teoria mówiąca o „jednoczesności” okazała się wątpliwa. Paleontolog dr Sankar Chatterjee badał olbrzymi 500 km krater znajdujący się w Indiach, któremu nadał nazwę Shiva, od imienia hinduskiej bogini zniszczenia. Badania wieku struktury wskazywały jednak na to, że do tego impaktu doszło mniej więcej w tym samym czasie, na który datowano „wymieranie kredowe”. Teorię o rozpadzie musimy odrzucić, jeśli jednak weźmiemy pod uwagę wielkość krateru Chicxulub to należy przyjąć, że i on znacząco wpłynął na wymieranie gatunków już 300 tys. lat wcześniej. W takim razie być może powinniśmy przyjąć, że do tzw. „wymierania kredowego dochodziło w dłuższym okresie.

Krater Shiva, który uznano za kolejną główną przyczynę „wymierania kredowego”, został utworzony w dnie morskim (na Morzu Arabskim, na zachód od wybrzeża Indii), na skutek spreadingu (rozciągania dna morskiego) i przybrał postać łzy o wymiarach 600×400 km. Przypuszczalnie utworzyła go asteroida o średnicy nawet 40 km. Uderzenie w Ziemię ciała o takiej wielkości uwolniłoby 1,45 × 1025 dżulienergii kinetycznej i doprowadziło do kilku anomalii geodynamicznych. Eksplozja takiego impaktu byłaby 100 razy silniejsza od tej na Jukatanie. W indyjskich stanowiskach z osadami granicy K/T odnotowano wystąpienia wysokich stężeń irydu oraz kwarców zszokowanych powstałych w bardzo wysokich ciśnieniach pod pokrywą dawnych wylewów magmowych. Tym razem, więc skutki impaktu musiały być znacznie większe. Być może to w jego wyniku doszło do powstania ryftu, wzdłuż którego Seszele oderwały się od Dekanu[7]oraz intensywny wulkanizm Dekanu? Według rekonstrukcji dryfu kontynentów w czasie impaktu Indie stanowiły dużą wyspę, po odłączeniu się Madagaskaru, znajdującą się mniej więcej w połowie drogi pomiędzy Afryką a Azją. Część badaczy nie zgadza się jednak z hipotezą pozaziemskiego pochodzenia tej struktury, sugerując, że kwarc szokowy może pochodzić z impaktu na Jukatanie i zwracając uwagę na rzadko spotykany wydłużony kształt domniemanego krateru. Badania krateru Śiwa są bardzo utrudnione, gdyż obszar, na którym się on znajduje jest pod kontrolą kompanii naftowych i rządu Indii, które ograniczają wstęp geologom. Istniejące na tym obszarze złoża ropy są warte odnotowania. Znajdujemy takie w miejscach wielu impaktów, co może sugerować, że istnieje tu jakiś związek, a jednocześnie potwierdzać i ten impakt.

Wbrew powszechnie przyjętym pod koniec XX wieku teoriom, jakoby sam Chicxulub lub później Shiwa miały wyeliminować większość zwierząt na Ziemi, rozpoczęły się badania nad kilkoma innymi strukturami poimpaktowymi. Kolejne odkrycia wskazują, że proces „wymierania kredowego” rozpoczął się wcześniej i trwał znacznie dłużej niż wcześniej przypuszczano.

Około 74 miliony lat temu, prawdopodobnie w wyniku uderzenia meteorytu kamiennego (chondrytu) o średnicy ok. 2 km, doszło do powstania krateru uderzeniowego w pobliżu miejscowości Manson, w stanie Iowa w USA. Krater ten jest zupełnie niewidoczny na powierzchni: przykryty jest gliną zwałową z okresu zlodowacenia, a powierzchnia jest obecnie w tym miejscu płaska. Obecnie rozpoznawalna struktura krateru ma średnicę ok. 35 km. Anomalię geologiczną pod miastem Manson wykryto już w 1912 roku, stwierdzając, że woda wydobywana spod ziemi jest w tym rejonie nietypowo miękka jak na stan Iowa, a skały krystaliczne leżą tu zaledwie 380 m pod powierzchnią ziemi (wiercono w obszarze wyniesienia centralnego).

Krater uderzeniowy Kara (Karskij) na Półwyspie Jugorskim (Niemiecki Okręg Autonomiczny, Rosja) powstał 70,3 ± 2,2 miliona lat temu (datowanie izotopowe 40Ar/39Ar). Obecna jego struktura ma średnicę około 65 km, ale oryginalny krater, obecnie pomniejszony z powodu erozji, miał prawdopodobnie około 120 km średnicy, obecnie jest niewidoczny na powierzchni. Rozpoznany został w latach 70. XX wieku. Początkowo przypuszczano istnienie dwóch kraterów blisko siebie: pierwszy (Kara) położony u ujścia rzeki Kary do Zatoki Bajdarckiej, oraz drugi (Kara-Ust) położony w większości w morzu. Później wykonana grawimetria terenu wskazuje na istnienie jednego, większego krateru. Biorąc uwagę skalę tego impaktu musimy założyć, że proces wymierania (przynajmniej na niektórych obszarach) miał miejsce już miliony lat wcześniej niż dotychczas przypuszczano.

Z czasem doszło do odkrycia śladów kolejnych impaktów (na Ukrainie, Morzu Północnym, w Kanadzie i Brazylii), które miały miejsce pod koniec kredy, na przestrzeni kilkuset lat. Są datowane na początek paleocenu, podczas gdy wspomniane dwa największe związać można bezpośrednio z granicą er.

Krater Bołtysz na Ukrainie, datowany na 65,59 milionów lat temu z niepewnością rzędu 0,5 miliona lat w każdym kierunku powstał w wyniku impaktu mniejszej asteroidy. Wydaje się, że poza otoczeniem miejsca uderzenia asteroida ta wyrządziła relatywnie niewielkie szkody, a skamieniałości z krateru wskazują na to, że uderzenie w Bołtyszu miało miejsce kilka tysięcy lat przed końcem kredy (Spicer i Collinson, 2014). Możemy jednak na podstawie analizy innych podobnych w skali impaktów założyć, że i ten kataklizm mógł przyczynić się do przedłużenia okresu ochłodzenia klimatu i zlodowacenia[8]. Krater Silverpit na dnie Morza Północnego, został odkryty w czasie poszukiwania złóż ropy naftowej, w roku 2002. Badania pozwoliły oszacować jego wiek na od 45 do 74 milionów lat (późna kreda, paleocen, eocen), ma średnicę około 2,4 km. Otaczają go pierścienie sięgające 10 km od jego środka. Podobna struktura jest charakterystyczna dla sporej części kraterów uderzeniowych. Czynnikiem, który utrudnia właściwą interpretację struktury krateru, jest mała ilość znanych podmorskich kraterów. Możliwe, że na dnie morza procesy fizyczne związane z kolizją prowadzą do powstania pierścieni dla dużo mniejszych kraterów, niż w przypadku upadku bolidu na lądzie.

Uderzenia te i następne, np. w Brazylii (Vista Alegre w stanie Parana) i Kanadzie (Eagle Butte w prowincji Alberta) prawdopodobnie następowały na przestrzeni kilkuset tysięcy lat. Mając już taką wiedzę, możemy uznać teorię wielokrotnego uderzenia za bardzo prawdopodobną (bo wiek kraterów uderzeniowych jest znany z dokładnością rzędu milionów lat). Zamiast jednej podzielonej na fragmenty komety na Ziemię mogło spaść kilka bolidów w odstępie kilku milionów lat.

Ponieważ między wspomnianymi kataklizmami były znaczne odstępy w czasie, powinniśmy założyć, że następowały wówczas duże wahania temperatur. Bywały okresy, gdy średnia temperatura lądu mogła spaść aż o 28 °C, a oceanu – o 11 °C., ale przecież za każdym razem po jakimś czasie pyły poinpaktowe opadały i temperatura ponownie wzrastała. Według obliczeń uczonych po ochłodzeniu sytuacja zaczęła wracać do normy po około pięciu latach. Dalsze podnoszenie temperatury opóźniały zapewne powstałe po katastrofie lodowce, a także wulkanizm, który wzrósł wraz z ociepleniem. Powstałe lodowce topniały, poziom wód ówczesnych oceanów bardzo się podnosił. Wszystkie te czynniki powodowały przemieszczanie się płyt tektonicznych, procesy orogenezy
i wulkanizm.

  1. Wulkanizm

Za alternatywę dla pozaziemskiego czynnika wymierania z przełomu K/T uznawano wzmożony wulkanizm. W prowincji Parana-Etendeka rozpoznano największe ignimbryty, produkty wielkich erupcji eksplozyjnych (DRE do 8587 km3, M do 9.3) o wieku 132 mln lat. Erupcje o takiej skali zbliżają się zapewne do największych możliwych na naszej planecie, co uwarunkowane jest możliwością rozwoju odpowiednio dużych zbiorników magmy w skorupie Ziemi.

Moim zdaniem, nie powinniśmy mówić o alternatywie, lecz raczej o uzupełnianiu się różnych czynników. Początki wielkich erupcji wulkanicznych tego okresu można np. wiązać z uderzeniem Shiwy. Odnośnie do wulkanizmu, ze względu na zbieżność czasową, za najaktywniejszy paleoobszar przyjęto płw. Dekanu, będący dziś częścią Półwyspu Indyjskiego. Naukowcy przypuszczają, że kiedy doszło do erupcji w miejscu, gdzie obecnie znajdują się Trapy Dekanu – Indie były wtedy jeszcze samodzielnym kontynentem pchanym przez tektonikę płyt na spotkanie Azji. Zdaniem badaczy, to właśnie ta kolizja była przyczyną aż takiego wulkanizmu. Trapy Dekanu wybuchały czterokrotnie, za każdym razem przez około 100 lat. Co ciekawe, ich erupcja miała nastąpić dziesiątki tysięcy lat przed upadkiem planetoidy, która wybiła krater Chicxulub na wybrzeżu półwyspu Jukatan. Okazuje się też, że przeszło 75 proc. lawy wylało się z Trapów Dekanu blisko 600 tys. lat po wielkim wymieraniu u schyłku kredy. Największe wylewy lawy stwierdzono (DRE=9300km3, M=9.4) na okres 64.8 mln lat[9]. Erupcja, która doprowadziła do powstania płaskowyżu Dekan wygenerowała rzeki gorącej lawy rozlewające się na powierzchni trzykrotnie większej od Francji. Pokłady lawy z tego okresu zajmują 500.000 km² i sięgają grubości 2 km. Badania wykazały, że niektóre pojedyncze erupcje trwały 30000 lat, emitując do atmosfery ponad 1,5 biliona ton siarki i tworząc pokłady lawy grube na 600 m. Najdłuższy zmierzony strumień lawy miał ponad 1500 km i zatrzymał się, dlatego że dotarł do oceanu. Warstwa lawy o grubości około 3 km narastała epizodycznie w okresie 750.000 lat, ale w okresie masowego wymierania aktywność wulkaniczna była szczególnie duża – w krótkim czasie (kilku tysiącleci) pokrywającym się z masowym wymieraniem miały miejsce 4 szczególnie potężne mega-erupcje. Wylewy law skutkowały ponadto kwaśnymi deszczami, zmianami klimatu i chemizmu wód, ponieważ materiał wyrzucony do atmosfery w wyniku erupcji wulkanicznych mógł w taki sam sposób, jak efekt upadku meteorytu przyczynić się do ochładzania klimatu poprzez dostarczanie do atmosfery związków siarki. Emisje gazów w okresie formowania się trapów Dekanu były tak potężne i gwałtowne, że przekroczyły zdolność oceanów do absorpcji CO2, przez co jego stężenie atmosferyczne przez kilka tysiącleci gwałtownie rosło. Gdy krótkotrwała zima wulkaniczna osłabła, objawił się drugi skutek erupcji: globalne ocieplenie i zakwaszenie oceanów. Temperatura powierzchni Ziemi wzrosła o 8 °C na lądach i 4 °C na obszarze oceanów, a równocześnie wielkie ilości CO2 rozpuszczały się stopniowo w wodach oceanów, powodując wzrost ich kwasowości. Aerozol siarkowy stopniowo zanikał, opadając jako kwaśny deszcz, zakwaszający dodatkowo lądy i oceany. W końcu pH oceanów obniżył się na tyle, że wapienne skorupki organizmów morskich rozpuściły się, a nowe nie mogły powstać[10].

Podobnie jak w przypadku trapów Syberii nie można wykluczyć, że i trapy Dekanu powstały wskutek impaktów ogromnych asteroid. W obu wypadkach nie dostrzegamy typowych dla wulkanizmu kalder powulkanicznych, trudno też wskazać miejsce wypływu lawy. Przypuszczam, że magma stanowiąca zasoby wulkanów również powstała w wyniku impaktów asteroid. W tym wypadku do jej powstania doszło już w głębi skorupy ziemskiej i dopiero z czasem pod wpływem ruchu płyt tektonicznych wydobywa się ona na powierzchnię ziemi.

Zespół naukowców opierając się na badaniach zawartości izotopów tlenu znalezionych w rybich zębach odkrytych w osadach w Tunezji pochodzących z czasów po upadku Shiva, doszedł do wniosku, że po spowodowanym upadkiem tej planetoidy ochłodzeniu przyszło globalne ocieplenie trwające 100 tys. lat. Znaczne ochłodzenie, które było wynikiem upadku wspomnianej planetoidy musiało wpłynąć na znaczny wzrost lodowców, a co za tym idzie obniżenie poziomu oceanów, kolejne ocieplenie spowodowało znów wzrost poziomu wód. Wpłynęło to zapewne na przemieszczanie się kontynentów i związaną z tym orogenezę oraz wulkanizm. Zmiany poziomu oceanów w późnej kredzie (wahania poziomu sięgały nawet 200 metrów) powodowały zmiany chemizmu wód. Podniesienia się poziomu mórz nawet o 200 m wiązało się z szybkim powiększeniem się strefy dennej oceanu, w której panują szkodliwe dla większości organizmów żywych warunki niedoboru tlenu[11]. Powyższe wyjaśnienie dotyczące zmiany chemizmu wód uważam za niewystarczające. Moim zdaniem, doszło do niego wskutek upadków asteroid.

  1. Wymieranie kredowe (późno kredowe)

Niezależnie od tego, czy – jak wskazywałyby ostanie odkrycia – proces tzw. wymierania kredowego był skutkiem kataklizmów, które miały miejsce w całym tym okresie, czy też trwał on względnie krótko, od kilku do kilkaset tysięcy lat, w okresie kredy, lub tylko pod jego koniec wyginęło około 75% gatunków zwierząt i roślin. Wyginęła większość zwierząt prowadzących naziemny tryb życia, w tym dinozaury. Doszło do wymarcia amonitów i zdecydowanej większości belemnitów oraz wielkich gadów (dinozaurów), wielu grup makro- i mikrofauny oraz roślin lądowych; nastąpił koniec tzw. ery gadów.

Uważam, że zagłada gatunków tego okresu, jak i poprzednie tzw. „wielkie wymierania”, nie była procesem jednorazowym. Kiedy mówimy o globalnym wymieraniu problemem jest nie gdzie, ale kiedy? Datowania radiometryczne (oznaczanie czasu wystąpienia zdarzenia na podstawie rozpadu pierwiastków radioaktywnych) w skali milionów lat, którą ope-rują geolodzy, prowadzą do wniosku, że globalne wymieranie, które przyniosło zagładę dinozaurów, dekańskie erupcje wulkaniczne i upadek asteroidy w Chicxulub wystąpiły prawie w tym samym okresie. Nie wiemy jednak, czy badacze poddali tym badaniom wszystkie ówczesne gatunki. Współczesne narzędzia datowania radiometrycznego nie pozwalają ponadto, niestety, na osiągnięcie niezbędnej precyzji. Aby zawęzić ramy czasowe naukowcy muszą uciekać się do metod detektywistycznych i badać dodatkowe poszlaki: skamieniałości, za-chwiania orbity Ziemi czy fluktuacje pola magnetycznego. Ustalenie wyraźnych granic czasowych przypomina – ze względu na nieuniknione rozbieżności pomiędzy różnymi opracowaniami, lokalizacjami, skałami pochodzenia morskiego i lądowego – znalezienie momentu, w którym podskakujące w górę i w dół na zafalowanym morzu łódeczki znajdą się na tym samym poziomie. Pomocne jest ustalenie konkretnego punktu jako miejsca odniesienia. Oficjalna data końca kredy ustalona jest na podstawie warstwy „masowego wymierania”, występującej w skałach pochodzenia morskiego w północnej Tunezji. W skałach osadowych można wyróżnić poziomy tworzone przez skamieniałości maleńkich morskich żyjątek zwanych otwornicami. Często ewoluują one w nowe gatunki o różnych kształtach skorupek, obecność konkretnego gatunku czy odmiany, pozwala więc wyznaczać granice czasowe, w których powstała dana warstwa (Biostratygrafia). W tunezyjskich skałach znacznikiem masowego wymierania pod koniec okresu kredowego jest przejście pomiędzy warstwami „CF1” i „P0”. Podobne przejścia można odnaleźć w skałach pochodzenia morskiego na całym świecie podobnie jak wyraźną warstwę ilastą z czerwoną warstewką o dużej zawartości irydu dołu. Występujący w tej warstwie skok stosunku izotopów węgla 13C/12C pokazuje poważne załamanie globalnego cyklu węglowego w tamtym okresie (Keller 2015). Jednak najlepsze do tej pory datowanie końca kredy wyznaczono na podstawie skał z Montany. Te skały, pochodzenia lądowego, ściśnięte są między warstwami, w których po raz ostatni pojawiają się pyłki roślin kredowych, a warstwami zawierającymi pierwsze pyłkowe skamieniałości po-kredowe. Datowane są na 66,043 milionów lat temu (Renne i in., 2013) z niepewnością 43000 lat w każdą stronę. Ta data jest (z dokładnością 5000 lat) właściwie identyczna jak datowanie dla tektytów – śladów kolizji – znalezionych na Haiti. Wskazywałoby to, że upadek asteroidy faktycznie miał miejsce w czasie masowego wymierania. Problem w tym, że znalezione wraz z haitańskimi tektytami morskie skamieniałości pochodzą z innego przedziału czasowego, co najmniej 100.000 lat młodszego. Wskazuje to, że tektyty mogły zostać przemieszczone podczas późniejszych procesów sedymentacyjnych, przez co nie mogą służyć do wskazania prawdziwej daty kolizji (Mateo i in., 2015).

Wymieranie prawie nie dotknęło owadów. Torbacze gorzej poradziły sobie z przejściem do paleogenu niż łożyskowce. Kryzys kredowy przetrwały ryby, krokodyle i żółwie, podczas gdy gady morskie, pterozaury i dinozaury wyginęły. Ponadto wyginięcia wielu grup nie można powiązać z czasem upadku konkretnego meteorytu. Według naukowców ekosystemy już przed impaktem były osłabione[12].

                               Piotr Kotlarz

Przypisy:

[1]       Nazwa pochodzi od rodzaju skały – kredy piszącej. Została wprowadzona w 1822 roku.

[2]       Por.: Arkadiusz Stando (oprac.), Wielka Adria. Geolodzy odkryli zaginiony kontynent. Był tuż pod Europą. 13-09-2019 (17:46) https://tech.wp.pl/wielka-adria-geolodzy-odkryli-zaginiony-kontynent-byl-tuz-pod-europa-6424123524593793a

[3]       Por.: W. Mizerski, S. Orłowski, Geologia historyczna, Warszawa 2017, s. 205-209.

[4]    Por.: Massive meteorite crater found in Western Australia thought to… “The Guardian” 03.09.2020 https://www.theguardian.com/science/2020/sep/03/massive-meteorite-crater-found-in-western-australia-thought-to-be-100-million-years-old

[5]       Trapy dekańskie uformowały pomiędzy kredą późną a eocenem. Erupcje rozpoczęły się 250 tysięcy lat przed kończącym kredę upadkiem planetoidy na Jukatanie, a ustały 500 tysięcy lat później (wcześniej podejrzewano, że trapy mogły powstać szybciej, nawet w zaledwie 30 000 lat). Uważa się, że powstały one w wyniku przemieszczenia się płyty indyjskiej nad plamą gorąca Reunion. Czasowo ich powstanie zbiega się z intensyfikacją ruchów płyt litosfery. Sugerowano także, że struktura dna morskiego u wybrzeży Indii, nazwana imieniem Śiwa, jest kraterem uderzeniowym, który może mieć związek z wulkanizmem dekańskim.

[6]       Por.: Jolanta Muszer, Joanna Hajdukiewicz, Meteoryty a masowe wymierania w historii Ziemi, „ACTA SOCIETATIS METHEORITICAE POLONORUM” vol. 2, 2011, W 1980 roku Luis Walter Alvarez stwierdził taką anomalię we włoskim Gubbio i jako pierwszy na świecie powiązał masowe wymieranie z kosmicznym impaktem, co zostało powszechnie zaakceptowane. http://yadda.icm.edu.pl/przyrbwn/element/ bwmeta1.element.bwnjournal-article-ksv60p227k

[7]       Por.: Tomasz Brachaniec, Wieloimpaktowość na granicy K/5?, „METEORYT „Nr 1 (93) Marzec 2015 ISSN 1642-588X; por. też: Mateusz Antczak, Zagadka wymierania kredowego, „Wszechświat”, t. 115, nr 7 ̶9/2014, s. 206-208; Co załatwiło dinozaury? Zagadka kryminalna | naukaoklimacie.pl https://naukaoklimacie.pl/aktualnosci/co-zalatwilo-dinozaury-zagadka-kryminalna-100. Tłumaczenie Anna Sierpińska na podst. Sowhatdid-in the dinosaurs? A murdermystery…, konsultacja merytoryczna prof. Jarosław Tyszka. Opublikowano: 2015-07-09 14:44

[8]       Por.: Co załatwiło dinozaury? Zagadka kryminalna | naukaoklimacie.pl

https://naukaoklimacie.pl/aktualnosci/co-zalatwilo-dinozaury-zagadka-kryminalna-100; por. też: Krater Bołtysz, na podstawie materiałów przygotowanych przez Tomasza Brachaniec) http://wiki.meteoritica.pl/index.php5/Krater_Bo%C5%82tysz; Wikipedia: Hasło – Krater Bołtysz.

[9]       Por.: Tomasz Ulanowski, Co wybiło dinozaury: planetoida czy wulkany? Naukowcy mają problem, „Wyborcza”: 21. 02. 2019. https://wyborcza.pl/7,75400,24479451,kto-wybil-dinozaury-planetoida-czy-wulkany-naukowcy-maja-problem.html

por. też: Marek Awdankiewicz, Największe erupcje wulkaniczne na ziemi, Ceon Biblioteka Nauki.

http://yadda.icm.edu.pl/przyrbwn/element/bwmeta1.element.bwnjournal-article-sv60p227kz

[10]    Por.: Co załatwiło dinozaury? Zagadka kryminalna | naukaoklimacie.pl

https://naukaoklimacie.pl/aktualnosci/co-zalatwilo-dinozaury-zagadka-kryminalna-100

[11]    Por.: Mateusz Antczak, Zagadka wymierania kredowego, „Wszechświat”, t. 115, nr 7 ̶9/2014, s. 208.

[12]    Por.: Mateusz Antczak, Zagadka wymierania kredowego, „Wszechświat”, t. 115, nr 7 ̶9/2014, s. 206-208.

Obraz wyróżniający: Tyranozaur należał do ostatnich nieptasich dinozaurów żyjących przed zagładą; Autorstwa ScottRobertAnselmo – Praca własna, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=19248777