201,6 млн лет назад произошло одно из пяти крупнейших массовых вымираний на Земле, когда внезапно исчезли три четверти всех живых видов. Уничтожение совпало с мощными извержениями вулканов, которые раскололи Пангею, гигантский континент, в то время охватывавший почти всю сушу планеты. Миллионы кубических километров лавы изверглись за 600 000 лет, разделив то, что сейчас является Америкой, Европой и Северной Африкой.
Это ознаменовало конец триасового периода и начало юрского периода — периода, когда на смену триасовым существам пришли динозавры и стали доминировать на планете.
Точные механизмы вымирания в конце триасового периода давно являются предметом споров, но наиболее значимым является тот факт, что в результате извержений, которые накапливались на протяжении многих тысячелетий, на поверхность вырвался углекислый газ, что привело к повышению температуры до неприемлемого для многих существ уровня и закислению океанов.
Но новое исследование говорит об обратном: холод, а не тепло, был главным виновником. Исследование представляет доказательства того, что вместо того, чтобы растянуться на сотни тысяч лет, первые импульсы лавы, завершившие триас, были колоссальными событиями, длившимися менее столетия каждое. Исследование было опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
В этом сжатом временном отрезке отражающие солнечный свет сульфатные частицы были выброшены в атмосферу, охладив планету и заморозив многих ее обитателей. Постепенное повышение температуры в среде, которая изначально была жаркой — уровень углекислого газа в атмосфере в конце триаса уже был в три раза выше сегодняшнего — могло довершить дело позже, но именно вулканические зимы нанесли наибольший ущерб, говорят исследователи.
«Углекислый газ и сульфаты действуют не просто противоположными способами, но и в противоположные временные рамки», — сказал ведущий автор исследования Деннис Кент из обсерватории Земли Ламонт-Доэрти Колумбийской климатической школы. «Для того, чтобы углекислый газ накопился и нагрелся, требуется много времени, но воздействие сульфатов практически мгновенно. Это переносит нас в область того, что люди могут постичь. Эти события произошли в течение жизни».
Долгое время считалось, что триасово-юрское вымирание связано с извержением так называемой Центрально-Атлантической магматической провинции, или CAMP. В новаторском исследовании 2013 года Кент и его коллеги представили, пожалуй, самую определенную связь. Кент, изучающий палеомагнетизм, выявил последовательную смену полярности в отложениях чуть ниже начальных извержений CAMP, что показало, что все они произошли в одно и то же время в тех частях мира, которые сейчас широко распространены.
Затем коллеги использовали радиоактивные изотопы, чтобы датировать начало вулканизма 201 564 000 лет назад, плюс-минус несколько десятков тысяч лет. Ученые не могли сказать, насколько большими были первые извержения, но многие предполагали, что массивные отложения CAMP должны были накапливаться в течение многих тысячелетий.
В новом исследовании Кент и коллеги сопоставили данные из отложений CAMP в горах Марокко, вдоль залива Фанди в Новой Шотландии и в бассейне Ньюарк в Нью-Джерси. Их ключевое доказательство: выравнивание магнитных частиц в породах, которые зафиксировали прошлый дрейф магнитного полюса Земли во время извержений.
Из-за сложного набора процессов этот полюс смещен относительно неизменной оси вращения планеты — истинного севера — и, вдобавок, меняет свое положение на несколько десятых градуса каждый год (причина, по которой компасы не указывают точно на север.)
Из-за этого явления магнитные частицы в лавах, которые образовались с разницей в несколько десятилетий, будут указывать в одном направлении, в то время как те, которые образовались, скажем, тысячи лет спустя, будут указывать на 20 или 30 градусов в другом направлении.
Исследователи обнаружили пять последовательных начальных импульсов лавы CAMP, которые распространялись на протяжении примерно 40 000 лет, — каждый из которых содержал магнитные частицы, выровненные в одном направлении, что указывает на то, что импульс лавы возник менее чем за 100 лет, до того, как дрейф магнитного полюса смог проявиться.
Они говорят, что эти огромные извержения высвободили так много сульфатов так быстро, что солнце было в значительной степени заблокировано, вызывая падение температуры. В отличие от углекислого газа, который находится в атмосфере в течение столетий, вулканические сульфатные аэрозоли имеют тенденцию выпадать из атмосферы в течение лет, поэтому возникающие в результате холода периоды длятся недолго. Но из-за скорости и масштаба извержений эти вулканические зимы были разрушительными.
Исследователи сравнили серию CAMP с сульфатами, образовавшимися в результате извержения исландского вулкана Лаки в 1783 году, которое вызвало массовые неурожаи. По их словам, даже начальные импульсы CAMP были в сотни раз сильнее.
В отложениях, расположенных чуть ниже слоев CAMP, залегают окаменелости триасового периода: крупные наземные и полуводные родственники крокодилов, странные древесные ящерицы, гигантские плоскоголовые амфибии и многие тропические растения. Затем они исчезают с извержениями CAMP.
Небольшие пернатые динозавры существовали на протяжении десятков миллионов лет до этого и выжили, в конечном итоге процветая и становясь намного крупнее, наряду с черепахами, настоящими ящерицами и млекопитающими, возможно, потому, что они были небольшими и могли выживать в норах.
«Масштабы воздействия на окружающую среду зависят от того, насколько концентрированными являются события», — сказал соавтор исследования Пол Олсен, палеонтолог из Ламонт-Доэрти. «Небольшие события, разбросанные на протяжении десятков тысяч лет, производят гораздо меньший эффект, чем тот же общий объем вулканизма, сконцентрированный менее чем за столетие. Главный вывод заключается в том, что лавы CAMP представляют собой чрезвычайно концентрированные события».
