VUB-onderzoek laat zien dat fijnstof het einde inluidde van de dino’s
Fijn stof van verpulverd gesteente dat vrijkwam bij de Chicxulub meteorietinslag 66 miljoen jaar geleden speelde een dominante rol bij de afkoeling van het klimaat, de verstoring van fotosynthese en de massa extinctie waarbij de meeste dinosaurussen uitstierven.
Tot nu waren de precieze omstandigheden van de massa-extinctie, zoals het effect van de verschillende soorten inslagmateriaal die uit de krater werden geslingerd op het wereldwijde klimaatonduidelijk. Na eerder onderzoek dacht men niet zozeer dat de uitstoot van silicaatstof in de atmosfeer, maar wel zwavelgas en deeltjes tijdens de inslag, en roet van bosbranden ná de inslag, de belangrijkste oorzaken waren van een soort ‘nucleaire winter’. Dit inzicht was echter gebaseerd op beperkte kennis van de fysische eigenschappen van deze stofdeeltjes. Een nieuwe studie in Nature Geoscience, waarbij VUB-onderzoekers betrokken zijn geweest, laat een nieuw maar donker licht schijnen op het einde van de dinosauriërs.
Pim Kaskes, Steven Goderis en Philippe Claeys, verbonden aan de VUB-onderzoeksgroep Archaeology, Environmental Changes & Geo-chemistry (AMGC), onderzochten de korrelgrootte van die stofdeeltjes met laser-diffractie korrelgrootte-analyses op de Vrije Universiteit Amsterdam. De stofdeeltjes bemonsterde Kaskes op een geologische locatie in Noord-Dakota in de Verenigde Staten.
"We hebben specifiek het bovenste millimeter dunne interval van de Krijt-Paleogeen grenslaag bemonsterd. Dit interval toonde een zeer fijne en uniforme korrelgrootte verdeling aan, die we interpreteren als het uit de lucht neerdwarrelen van fijnstof dat we kunnen linken aan de meteorietinslag. De nieuwe resultaten tonen veel fijnere korrelgroottes dan eerder gebruikt in klimaatmodellen en dit aspect heeft belangrijke gevolgen voor onze klimaatreconstructies", aldus Kaskes, die op 26 april dit jaar met succes zijn doctoraatsonderzoek over de Chicxulub meteorietinslag verdedigde op de VUB .
Om de rol van zwavel, roet en silicaatstof op het klimaat na de inslag te onderzoeken, ontwikkelden Cem Berk Senel, Orkun Temel en Özgür Karatekin, wetenschappers van de Koninklijke Sterrenwacht van België (ROB), een nieuw paleoklimaat model. Met de nieuwe veldgegevens konden ze de klimaat- en biologische respons na de Chicxulub-inslag beter simuleren. De nieuwe modelsimulaties laten zien dat een pluim van micrometrisch silicaatstof tot maar liefst 15 jaar na de inslag in de atmosfeer kan zijn gebleven. Dit droeg bij aan een wereldwijde afkoeling van het aardoppervlak, tot wel 15 graden Celsius. Volgens Steven Goderis en Philippe Claeys komt deze tijdschaal overeen met de inzichten uit een recente ontdekking van een kleilaag, rijk aan het chemisch element iridium, middenin de Chicxulub inslagkrater in Mexico. Het iridium wordt gelinkt aan het meteoritisch stof dat uiteindelijk terug neerdwarrelde over een periode geschat op 20 jaar.
Daarnaast ontdekten de auteurs dat het fijnstof zonnestraling tegenhield, en dat daarmee fotosynthese op Aarde bijna twee jaar lang werd stilgelegd. Planten en dieren die niet waren aangepast om de donkere, koude en voedselarme omstandigheden van bijna twee jaar te overleven, zouden massaal zijn uitgestorven. Dit komt overeen met gegevens van fossielen, volgens coauteur Johan Vellekoop (KU Leuven en Koninklijk Belgisch Instituut voor Natuurwetenschappen):
"Flora en fauna die een rustfase konden ingaan (bijvoorbeeld door zaden, cysten of overwintering in holen) en zich konden aanpassen aan een generalistische levensstijl, niet afhankelijk van één bepaalde voedselbron, zouden de meteorietinslag over het algemeen beter overleven".
"Asteroïden groter dan een kilometer, die potentieel massa extincties kunnen veroorzaken, zijn zeldzaam.” zegt Özgür Karatekin (ROB), “Maar kleine en middelgrote asteroïden in het bereik van 100 meter komen veel vaker voor in het Zonnestelsel en kunnen verwoestingen veroorzaken op regionale tot nationale schaal".
De Hera-missie voor planetaire verdediging van het Europees Ruimteagentschap is de bijdrage van Europa aan een internationaal experiment voor planetaire verdediging. Het doel van de missie is wetenschappelijke informatie verschaffen over de geofysica van asteroiden en inslagprocessen in het algemeen. De auteurs van dit onderzoek verbonden aan het ROB en de VUB, werken hier aan mee.
Referentie:
Cem Berk Senel, Pim Kaskes, Orkun Temel, Johan Vellekoop, Steven Goderis, Robert DePalma, Maarten A. Prins, Philippe Claeys, Özgür Karatekin. Chicxulub impact winter sustained by fine silicate dust. Nature Geoscience (2023). DOI: 10.1038/s41561-023-01290-4
Dit onderzoek werd gesteund door het Federaal Wetenschapsbeleid (BELSPO) via het Chicxulub BRAIN-be project, een samenwerking tussen de Koninklijke Sterrenwacht van België (ROB), de Vrije Universiteit Brussel (VUB) en het Koninklijk Belgisch Instituut voor Natuurwetenschappen (KBIN). De auteurs danken ook de steun van subsidies van het Fonds Wetenschappelijk Onderzoek - Vlaanderen (FWO) en een FED-tWIN project. De studie werd gepubliceerd in het prestigieuze wetenschappelijke tijdschrift Nature Geoscience.
Contact:
Dr. Pim Kaskes (email: pim.kaskes@vub.be; +316 27308040)
Professor Philippe Claeys (email: phclaeys@vub.be; +32 474840013)
Professor Steven Goderis (email: Steven.goderis@vub.be; +32 473982917)
Professor Johan Vellekoop (email: johan.vellekoop@kuleuven.be; +32 16377780)
