Fijnstof luidde einde dinosauriërs in

Fijn stof van verpulverd gesteente dat vrijkwam bij de Chicxulub-meteorietinslag heeft waarschijnlijk een dominante rol gespeeld bij de afkoeling van het klimaat, de verstoring van fotosynthese en het massale uitsterven van het leven op onze planeet 66 miljoen jaar geleden.
 

Het is de conclusie van een nieuw onderzoek, gepubliceerd in Nature Geoscience, waaraan Belgische onderzoekers van de Koninklijke Sterrenwacht van België (ORB), de Vrije Universiteit Brussel (VUB), het Instituut voor Natuurwetenschappen (KBIN) en de KU Leuven hebben bijgedragen.

De inslag van de Chicxulub-meteoriet veroorzaakte een wereldwijde winter, die hoogstwaarschijnlijk leidde tot de ondergang van de niet-vliegende dinosauriërs en ongeveer 75% van de soorten op aarde 66 miljoen jaar geleden. Maar de precieze oorzaken van de massa-extinctie op de grens tussen de geologische perioden van het krijt en het paleogeen (K-Pg) zijn nog niet goed begrepen, waaronder het effect op het wereldwijde klimaat van de verschillende soorten inslagmateriaal die uit de krater werden geslingerd.

Eerder onderzoek suggereerde dat zwavelgas en -deeltjes die vrijkwamen tijdens de inslag en roet van bosbranden ná de inslag de belangrijkste oorzaken waren van een inslagwinter, en niet de uitstoot van silicaatstof in de atmosfeer. Deze hypothese was tot nu toe echter gebaseerd op een beperkte kennis van de fysische eigenschappen van deze stofdeeltjes, waaronder de korrelgrootte.
 

Het fijnstof kan tot 15 jaar na de inslag in de atmosfeer zijn gebleven, met een wereldwijde afkoeling van het aardoppervlak tot wel 15 graden Celsius

Onderzoeker Cem Berk Senel (ROB)

 

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, een nieuw paleoklimaatmodel om de klimaat- en biologische respons na de Chicxulub-inslag te simuleren. In deze simulaties werd rekening gehouden met nieuwe veldgegevens, afkomstig van een geologische locatie in Noord-Dakota in de Verenigde Staten.

Sedimentmonsters werden verzameld en gemeten door middel van laser-diffractie-korrelgrootte-analyses door Pim Kaskes en collega's van Archeology, Environmental Changes & Geo-chemistry (AMGC) aan de Vrije Universiteit Brussel (VUB) en de Vrije Universiteit Amsterdam (VUA). "We hebben specifiek het bovenste millimeterdunne interval van de Krijt-Paleogeen-grenslaag bemonsterd. Dit interval toonde een erg fijne en uniforme korrelgrootteverdeling aan, die we interpreteren als het uit de lucht neerdwarrelen van fijnstof dat we kunnen linken aan de meteorietinslag. De nieuwe resultaten laten veel fijnere korrelgroottes zien dan eerder gebruikt in klimaatmodellen en dit aspect heeft belangrijke gevolgen voor onze klimaatreconstructies", legt Kaskes uit.
 

Eerste auteur Cem Berk Senel (ROB) vervolgt: "De nieuwe modelsimulaties laten namelijk zien dat een dergelijke 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 in de eerste nasleep van de inslag."

Volgens co-auteurs Steven Goderis en Philippe Claeys (beiden VUB-AMGC) komt deze tijdschaal overeen met de inzichten opgedaan na een recente ontdekking van een kleilaag, aangerijkt met het chemisch element iridium, middenin de Chicxulub-inslagkrater in Mexico. Het iridium wordt gelinkt aan meteoritisch stof, en het neerdwarrelen van dit materiaal wordt  geschat op  minder dan 20 jaar, in lijn met de huidige klimaatmodelstudie.

Daarnaast ontdekten de auteurs dat het fijnstof zorgde voor het tegenhouden van zonnestraling en dat daarmee de fotosynthese op aarde bijna twee jaar lang werd stilgelegd. De verstoring van de fotosynthese duurde lang genoeg om ernstige uitdagingen te vormen voor zowel leven in zee als op land. Dieren en planten 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, zegt co-auteur Johan Vellekoop (KU Leuven en 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."

 

Flora en fauna die een rustfase konden ingaan en niet afhankelijk waren van één voedselbron, zouden de meteorietinslag beter overleven.

Paleontoloog Johan Vellekoop (KU Leuven, Instituut voor Natuurwetenschappen)

 

"Inslagen door asteroïden van kilometers groot die massale uitstervingen veroorzaken, zijn zeldzaam, maar kleine en middelgrote asteroïden van 100 meter komen veel vaker voor in het zonnestelsel. Ze kunnen verwoestingen veroorzaken op regionale tot nationale schaal," zegt Özgür Karatekin (ROB). De Hera-missie voor planetaire verdediging van het Europees Ruimteagentschap is de bijdrage van Europa aan een internationaal experiment voor planetaire verdediging, waaraan de auteurs van dit onderzoek van de Koninklijke Sterrenwacht van België en de VUB meewerken. De Hera-missie zal de kinetische inslagtechniek voor de deflectie van asteroïden valideren en wetenschappelijke informatie verschaffen, waardoor we meer inzicht krijgen in de geofysica van asteroïden en inslagprocessen.