K-T határ

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából
A Badlands a kanadai Alberta tartományban levő Drumheller közelében, ahol az erózió feltárta K-T határt

A K-T határ egy rendszerint vékony sávként megjelenő geológiai jelzés, amely 65,5 ± 0,3 millió, illetve egy 2008-as kutatási eredmény szerint 65,95 ± 0,04 millió[1] évvel ezelőtt keletkezett. A K a kréta időszak, a T pedig a harmadidőszak (tercier) hagyományos rövidítése. A határ a mezozoikum végét és a kainozoikum elejét jelöli, és a kréta-tercier kihalási eseményhez kapcsolódik.[2]

Lehetséges okok[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Alvarez becsapódási elmélete[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A K-T határ az Amerikai Egyesült Államokban, a Colorado állambeli Raton Pass közelében, a 25-ös autópálya mellett. Az irídiumban gazdag hamut (a határt) vörös nyíl jelöli
A K-T határ nyoma a Trinidad Lake State Park szikláin

1980-ban egy kutatócsoport, melynek tagjai között ott volt a Nobel-díjas fizikus Luis Alvarez, geológus fia Walter Alvarez, valamint két vegyész, Frank Asaro és Helen Michels, felfedezte, hogy üledékes rétegek találhatók a világ minden részén a kréta-tercier határnál, melyek a normálisnál jóval (az eredetileg tanulmányozott részek alapján 30-szor illetve 130-szor) nagyobb mennyiségű irídiumot tartalmaznak. Az irídium rendkívül ritka a földkéregben, sziderofil természete miatt ugyanis a planetáris differenciálódás következményeként többnyire a vassal együtt a Föld magjába merül. Mivel az irídium nagy mennyiségben található meg az aszteroidákban és üstökösökben, Alvarezék úgy gondolták, hogy a K-T határ idején egy aszteroida ütközött a Földnek.[3] Korábban is felbukkantak már ehhez hasonló elképzelések, de a bizonyításukra nem volt lehetőség.[4] Létezik bizonyíték arra, hogy 160 millió évvel ezelőtt a 298 Baptistina jelzésű aszteroida darabokra tört, és a feltételezés szerint több része is más égitestnek csapódott, kialakítva a Chicxulub-krátert a Földön és a Tycho-krátert a Holdon.[5]

Alvarez becsapódási elméletét támogatja a kondrit aszteroidák léte, melyek irídiumtartalma ~455 milliomod rész,[6] ami jóval magasabb a földkéregre jellemző ~0,3 milliomod résznél.[3] A K-T határ rétegeinél található króm izotóp anomáliák hasonlók ahhoz, amik a kondrit karbonát aszteroidáknál, illetve az üstökösöknél megfigyelhetők.

A K-T határnál, különösen a Karib-térségben gyakori kvarcszemcsék és tektit üveg szferolitok a becsapódási esemény jelei. Ezeket az agyagrétegbe ágyazódott összetevőket Alvarezék úgy értelmezték, mint a becsapódás nyomán világszerte szétszóródott törmeléket.[3] A K-T határ teljes irídiummennyiségét megbecsülve, és azt feltételezve, hogy annak aránya megfelelt a kondritokra jellemző mennyiségnek, Alvarezék kiszámították az aszteroida méretét. A tárgy átmérője 10 kilométer lehetett, ami nagyjából Manhattan méretének felel meg.[3] Egy ekkora méretű tárgy becsapódása során 100 trilló tonna TNT-nek megfelelő mennyiségű energia szabadulhat fel, ami 2 milliószor több annál, ami a valaha felrobbantott legerősebb termonukleáris bomba tesztelése során szétterjedt.

A becsapódás következményeként felszálló porfelhő hónapokig vagy akár egy évig is akadályt jelenthetett a napsugarak számára, és gátolhatta a fotoszintézist. Emellett kénsavat és aeroszolokat juttathatott a sztratoszférába, miáltal 10-20%-ra csökkenthetett a felszínre jutó napfény mennyisége. Legalább tíz évbe telhetett, amíg az aeroszolok eloszlottak, így megkezdődött a növények, a fitoplanktonok és a tőlük függő szervezetek (köztük a növényevők és a ragadozók) kihalása. Az üledéken alapuló táplálékláncokhoz tartozó kisebb élőlényeknek mérsékelt esélyük volt a túlélésre.[7][8]

A bolygón tűzviharok söpörhettek végig, melyeket a hősugárázás és a becsapódás után gyújtóbombaként visszahulló törmelék válthatott ki, a kréta időszak végi magas oxigénszint pedig táplálhatta az égést. Az atmoszféra oxigénszintje lecsökkent a harmadidőszak elején. Az esetleges nagy méretű tüzek növelhették az atmoszférában a szén-dioxid mennyiségét, ami a porfelhő leülepedéséig átmeneti üvegházhatást eredményezhetett, feltehetően tovább pusztítva a legtöbb sérült élőlényt, amely túlélte a becsapódás utáni időszakot.[7]

A becsapódás savas esőt is okozhatott, attól függően, hogy miből állt az aszteroida. Azonban a legújabb vizsgálatok arra utalnak, hogy ez a hatás aránylag kicsi volt, nagyjából 12 évig tarthatott.[7] A savat semlegesíthette a környezet és a savas esőre érzékeny állatok (például a békák) túlélése azt jelzi, hogy nem volt fontos tényező a kihalás során. A becsapódási elméletek csak a gyors kihalásokra adhatnak magyarázatot, mivel a porfelhők és az esetleges kénes aeroszolok aránylag rövid idő alatt (10 éven belül) kimosódhattak az atmoszférából.[9] A további kutatások során azonban rátaláltak a mexikói Yucatán-félsziget partjánál levő Chicxulub-kráterre, melynek keletkezési ideje illett Alvarez elméletéhez. A Glen Penfield 1978-as munkája alapján 1990-ben beazonosított kráter ovális, Alvarezék számítása szerint az átlagos átmérője 180 kilométer.[10]

Chicxulub-kráter[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A radar topográfia segítségével megjeleníthető a kráter 180 kilométer széles gyűrűje

Mikor elsőként ismertté vált, az Alvarez-elmélettel kapcsolatban az volt a probléma, hogy nem volt olyan dokumentált kráter, ami az eseményhez illett volna. Ez azonban nem érte végzetes csapásként az elméletet, ugyanis bár a becsapódási kráternek legalább 250 kilométer átmérőjűnek kellett lennie, feltételezhető volt, hogy a Föld geológiai folyamatai idővel elrejthették, illetve megsemmisíthették azt.[11]

A további kutatások során azonban rátaláltak a mexikói Yucatán-félsziget partjánál levő Chicxulub-kráterre, melynek keletkezési ideje illett Alvarez elméletéhez. A Glen Penfield 1978-as munkája alapján 1990-ben beazonosított kráter ovális, Alvarezék számítása szerint az átlagos átmérője 180 kilométer.[12]

A kráter helye és alakja arra utal, hogy a becsapódás után felszálló porfelhő mellett további pusztítást is okozott. Az óceánba zuhanva cunamikat indíthatott el, melyek bizonyítéka számos helyen megtalálható a Karib-térségben és az Egyesült Államok keleti tengerpartjának homokjában, az egykor szárazföld belsejéhez tartozó helyeken, illetve a becsapódás idejére datált tengeri üledékekben, melyek a szárazföldről származó sziklák darabjait és növények maradványait őrzik. Az aszteroida egy gipszmederben zuhant le, így kén-dioxid tartalmú aeroszolok jöhettek létre. Ez tovább csökkenthette a földfelszínre jutó napfény mennyiségét és savas esőket okozhatott, pusztítva a növényzetet, a planktonokat és azokat az élőlényeket, amelyek kalcium-karbonát alapú héjjal rendelkeztek (mint például a kokkolitofórák és a puhatestűek). Napjainkban a legtöbb őslénykutató egyetért abban, hogy egy aszteroida ütközött a Földnek 65 millió évvel ezelőtt, de a vita tovább folyik arról, hogy vajon a becsapódás lehet-e a kihalási esemény egyetlen oka.[11][13]

Gerta Keller véleménye szerint a Chicxulub-becsapódás körülbelül 300 000 évvel a K–T határ előtt történt. Ez a becslés az Északkelet-Mexikóban gyűjtött, becsapódási szferolitokat tartalmazó sztratigráfiai rétegeken alapul, melyek közül a legkorábbiakra 10 méterrel a K-T határ alatt találtak rá. A kronosztratigráfiai sorrend alapján úgy vélik, hogy ez a távolság 300 000 évnek felel meg. Ez a lelet azt az elméletet támogatja, ami szerint egy vagy több becsapódás is közreműködött a K-T határnál lezajlott tömeges kihalásokban, de nem volt kiváltó oka azoknak.[11] Néhány kutató támogatja Keller kormeghatározását,[13] sokan azonban elvetik az elemzését azzal érvelve, hogy a 10 méteres réteg a becsapódási szferolitok felett, az esemény által elindított cunamik következménye.

Dekkán-trapp[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A Dekkán-trapp Pune közelében

2000 előtt azokat az állításokat, amik szerint az indiai Dekkán-trapp bazaltfolyamát létrehozó események okozhatták a kihalást, rendszerint a fokozatos kihalást valószínűsítő nézethez kapcsolták, mivel a bazaltfolyam keletkezése 68 millió évvel ezelőtt kezdődött, és mintegy 2 millió éven át tartott. A legújabb bizonyíték arra utal, hogy a trapp kitörései 800 000 éven át a K-T határon át zajlottak, így felelősek lehetnek a kihalásért és késleltethették a bióta helyreállását.[14]

A Dekkán-trapp többféle módon is okozhatott kihalást, beleértve a por és a kénes aeroszolok légkörbe való kibocsátását, ami gátolhatta a napfényt, és ezáltal csökkentette a növények fotoszintézisét. Emellett a Dekkán-trapp vulkanizmusa szén-dioxid kibocsátást is okozhatott, ami növelhette az üvegházhatást, mikor a por és az aeroszolok már kitisztultak az atmoszférából.[15]

Azokban az években, amelyekben a Dekkán-trapp elméletét a lassú kihaláshoz kapcsolták, Luis Alvarez (aki 1988-ban elhunyt) kijelentette, hogy az őslénykutatókat félrevezették a fosszilis rekord szórványos adatai. Kezdetben az állítását nem fogadták el, később azonban a csontmedrekben végzett intenzív kutatások megalapozták az állítását. Végül a legtöbb őslénykutató elfogadta az elképzelést, ami szerint a kréta időszak végi tömeges kihalást nagyrészt vagy legalábbis részben egy Földet érő erőteljes becsapódás okozta. Azonban Walter Alvarez is elismerte, hogy nagy mértékű változások történtek a Földön az ütközést megelőzően, például a tengerszint csökkenése és a Dekkán-trapp erőteljes vulkánkitörései, melyek közreműködhettek a kihalásokban.[16]

Többszörös becsapódási esemény[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Úgy tűnik, hogy sok egyéb kráter jött létre a K-T határ idején, ami felveti annak lehetőségét, hogy egyidőben több becsapódás is történt. Elképzelhető, hogy egy összetört aszteroida darabjai érték el a Földet, ahhoz hasonlóan, ahogyan a Shoemaker-Levy 9 üstökös a Jupiternek ütközött. A kráterek közé tartozik a 24 kilométeres átmérőjű ukrajnai Boltiszk-kráter, ami 65,17 ± 0,64 millió éve keletkezett és a 20 kilométeres átmérőjű északi-tengeri Silverpit-kráter, ami 60–65 millió éves. A többi, Tethys-óceán területén létrejött kráter a tektonikus mozgások, például Afrika és India észak felé történő elmozdulásának következménye.[17][18][19]

Egy Indiától nyugatra, a tengeraljzaton található igen nagy méretű képződményt egyes kutatók szintén kráternek tartanak.[20] A 450–600 kilométeresre becsült átmérőjű Siva-kráter jóval meghaladja a Chicxulub méretét, és a korát szintén a K-T határ idejére, 65 millió évvel ezelőttre datálják. Egy ezen a területen történt becsapódás beindíthatta a közelben fekvő Dekkán-trapp vulkanikus tevékenységét.[21] Ezt az állítást azonban a geológusok közössége egyelőre még nem fogadja el, ugyanis elképzelhető, hogy a bemélyedés csupán a só talajból való eltűnésével keletkezett.[19]

Maastrichti tengerszint csökkenés[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Egyértelmű bizonyíték van arra, hogy a tengerszint sokkal nagyobb mértékben csökkent a kréta időszak utolsó szakaszában, mint korábban bármikor a mezozoikum idején. A világ különböző részein találhatók olyan maastrichti kőzetrétegek, melyek között a későbbiek szárazföldhöz, míg a korábbiak tengerparthoz vagy tengeraljzathoz tartoznak. Ezek a rétegek nem mutatják a hegyképződésre utaló hajlás és torzulás nyomait, így a legvalószínűbb magyarázat a regresszió, a tengerszint csökkenése. Nincs közvetlen bizonyíték a regresszióra, de a jelenleg leginkább elfogadott magyarázat az, hogy az óceán közepén levő hátságok aktivitása csökkent, és a saját súlyuk miatt lesüllyedtek.[22][23]

A súlyos regresszió nagy mértékben csökkentette a tengeraljzat legfajgazdagabb részének számító kontinentális pad területét, ami tömeges tengeri kihaláshoz vezethetett. A kutatók azonban arra következtettek, hogy ez a változás nem lehetett elegendő az ammoniteszek létszámának észlelhető csökkenéséhez. A regresszió klímaváltozást is okozhatott, részben a szelek és tengeráramlatok megzavarásával, valamint a Föld albedójának csökkentésével növelhette a bolygó átlaghőmérsékletét.[24]

A tengerszint csökkenése az észak-amerikai Nyugati Belső Víziúthoz hasonló epikontinentális tengerek eltűnéséhez is vezetett, ami nagy mértékben befolyásolta az előhelyeket, a tengerparti síkságok ugyanis 10 millió évvel korábban változatos életközösségeknek adtak otthont, ahogy arról a Dinosaur Park Formációban található maradványok is tanúskodnak. Az esemény további következménye volt az édesvízi környezetek kiterjedése, mivel a kontinentális lejtő nagyobb távolságra került az óceántól. Míg ez a változás hasznára vált az édesvízi gerinceseknek, kedvezőtlenül érintette a tengerekben élőket, például a cápákat.[25]

Szupernóva elmélet[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Egy másik megcáfolt magyarázat a K-T kihalási eseményre vonatkozóan a közeli szupernóva robbanás által okozott kozmikus sugárzás. A határnál tapasztalható irídium anomália támogathatja ezt az elméletet. Egy szupernóva robbanás a Pu244, a leghosszabb életű, 81 millió éves felezési idejű plutónium-izotóp kihullását okozhatja. Ha ez a feltételezés helyes lenne, akkor az időszakhoz tartozó kőzetrétegekben kimutathatónak kellene lennie a Pu244-nek, az elemzések szerint azonban a K-T határhoz tartozó üledékes rétegekből hiányzik ez az anyag, ami cáfolja az elméletet.[26]

Hivatkozások és jegyzetek[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Ez a szócikk részben vagy egészben a K–T boundary című angol Wikipédia-szócikk ezen változatának fordításán alapul. Az eredeti cikk szerkesztőit annak laptörténete sorolja fel.

  1. When Did Dinosaurs Go Extinct? Cretaceous-Tertiary Boundary Dating Refined. ScienceDaily, 2008. április 28. (Hozzáférés: 2009. március 19.)
  2. Fortey, R. Life: A Natural History of the First Four Billion Years of Life on Earth. Vintage, 238–260. o (1999. július 13.). ISBN 978-0375702617 
  3. ^ a b c d Alvarez, L.W., Alvarez W., Asaro F., Michel H.V. (1980.). „Extraterrestrial cause for the Cretaceous–Tertiary extinction”. Science 208 (4448), 1095–1108. o. DOI:10.1126/science.208.4448.1095. PMID 17783054.  
  4. De Laubenfels MW (1956.). „Dinosaur extinction: One more hypothesis”. Journal of Paleontology 30 (1), 207–218. o. Hozzáférés ideje: 2009. március 19.  
  5. Claeys P, Goderis S (2007. szeptember 5.). „Solar System: Lethal billiards”. Nature 449, 30–31. o. DOI:10.1038/449030a.  
  6. W. F. McDonough and S.-s. Sun (1995.). „The composition of the Earth”. Chemical Geology 120 (3-4), 223–253. o. DOI:10.1016/0009-2541(94)00140-4.  
  7. ^ a b c Pope KO, Baines KH, Ocampo AC, Ivanov BA (1997.). „Energy, volatile production, and climatic effects of the Chicxulub Cretaceous/Tertiary impact”. Journal of Geophysical Research 102 (E9), 21645–21664. o. DOI:10.1029/97JE01743. Hozzáférés ideje: 2009. március 19.  
  8. Ocampo A, Vajda V, Buffetaut E.szerk.: Cockell, C., Gilmour, I., Koeberl, C.: Unravelling the Cretaceous–Paleogene (K-T) turnover, evidence from flora, fauna and geology in biological processes associated with impact events. SpringerLink, 197–219. o (2006). ISBN 3-540-25735-6. Hozzáférés ideje: 2009. március 19. 
  9. Kring DA (2003.). „Environmental consequences of impact cratering events as a function of ambient conditions on Earth”. Astrobiology 3 (1), 133–152. o. DOI:10.1089/153110703321632471. PMID 12809133.  
  10. Pope KO, Ocampo AC, Kinsland GL, Smith R (1996.). „Surface expression of the Chicxulub crater”. Geology 24 (6), 527–530. o. DOI:<0527:SEOTCC>2.3.CO;2 10.1130/0091-7613(1996)024<0527:SEOTCC>2.3.CO;2. PMID 11539331.  
  11. ^ a b c Keller, G, Adatte, T, Stinnesbeck, W, Rebolledo-Vieyra, Fucugauchi, JU, Kramar,U, & Stüben, D (2004. július 13.). „Chicxulub impact predates the K-T boundary mass extinction”. PNAS 101, 3753–3758. o. DOI:10.1073/pnas.0400396101.  
  12. Pope, K.O., Ocampo AC.,. Kinsland G.L., Smith R. (1996.). „Surface expression of the Chicxulub crater”. Geology 24 (6), 527–530. o. DOI:<0527:SEOTCC>2.3.CO;2 10.1130/0091-7613(1996)024<0527:SEOTCC>2.3.CO;2. PMID 11539331.  
  13. ^ a b Morgan J, Lana C, Kersley A, Coles B, Belcher C, Montanari S, Diaz-Martinez E, Barbosa A, Neumann V (2006.). „Analyses of shocked quartz at the global K-P boundary indicate an origin from a single, high-angle, oblique impact at Chicxulub”. Earth and Planetary Science Letters 251 (3–4), 264–279. o. DOI:10.1016/j.epsl.2006.09.009.  
  14. Keller G, Adatte T, Gardin S, Bartolini A, Bajpai S (2008.). „Main Deccan volcanism phase ends near the K-T boundary: Evidence from the Krishna-Godavari Basin, SE India”. Earth and Planetary Science Letters 268, 293-311. o. DOI:10.1016/j.epsl.2008.01.015.  
  15. Duncan RA, Pyle DG (1988.). „Rapid eruption of the Deccan flood basalts at the Cretaceous/Tertiary boundary”. Nature 333, 841–843. o. DOI:10.1038/333841a0.  
  16. Alvarez W. T. rex and the Crater of Doom. Princeton University Press, 130–146. o (1997). ISBN 0691016306 
  17. Mullen L (2004. október 13.). „Debating the Dinosaur Extinction”. Astrobiology Magazine. Hozzáférés ideje: 2009. március 19.  
  18. Mullen L (2004. október 20.). „Multiple impacts”. Astrobiology Magazine. Hozzáférés ideje: 2009. március 19.  
  19. ^ a b Mullen L (2004. november 3.). „Shiva: Another K-T impact?”. Astrobiology Magazine. Hozzáférés ideje: 2009. március 19.  
  20. Chatterjee, S, Guven, N, Yoshinobu, A, & Donofrio, R (2006. július 13.). „Shiva structure: a possible KT boundary impact crater on the western shelf of India” (PDF). Special Publications of the Museum of Texas Tech University (50). Hozzáférés ideje: 2009. március 19.  
  21. Chatterjee, S, Guven, N, Yoshinobu, A, & Donofrio, R (2003. július 13.). „The Shiva Crater: Implications for Deccan Volcanism, India-Seychelles rifting, dinosaur extinction, and petroleum entrapment at the KT Boundary”. Geological Society of America Abstracts with Programs 35 (6), 168. o. Hozzáférés ideje: 2009. március 19.  
  22. MacLeod N. (1997.). „The Cretaceous–Tertiary biotic transition”. Journal of the Geological Society 154 (2), 265–292. o. DOI:10.1144/gsjgs.154.2.0265. Hozzáférés ideje: 2009. március 19.  
  23. Liangquan L, Keller G (1998.). „Abrupt deep-sea warming at the end of the Cretaceous”. Geology 26, 995–998. o. DOI:<0995:ADSWAT>2.3.CO;2 10.1130/0091-7613(1998)026<0995:ADSWAT>2.3.CO;2. Hozzáférés ideje: 2009. március 19.  
  24. Marshall CR, Ward PD (1996.). „Sudden and Gradual Molluscan Extinctions in the Latest Cretaceous of Western European Tethys”. Science 274 (5291), 1360–1363. o. DOI:10.1126/science.274.5291.1360. PMID 8910273.  
  25. Archibald J David, Fastovsky David E.szerk.: Weishampel David B, Dodson Peter, Osmólska Halszka: Dinosaur Extinction, The Dinosauria, 2nd, Berkeley: University of California Press, 672–684. o (2004). ISBN 0-520-24209-2 
  26. Ellis, J & Schramm, DN (1995. július 13.). „Could a Nearby Supernova Explosion have Caused a Mass Extinction?”. Proceedings of the National Academy of Sciences 92, 235–238. o. DOI:10.1073/pnas.92.1.235. PMID 11607506.