Akhir tempoh Kretase 66 juta tahun yang lalu adalah masa yang sukar untuk tinggal di Bumi.
Tiga malapetaka global berlaku hampir serentak: meteorit Chicxulub menyelar apa yang sekarang menjadi Semenanjung Yucatan Mexico, provinsi volcanik perangkap Deccan besar-besaran di India pada masa kini meletus, dan kira-kira tiga perempat tumbuhan dan haiwan Bumi, termasuk semua dinosaur bukan burung, telah pupus. Kejadian ketiga-tiga peristiwa itu pada masa yang sama dalam sejarah planet kita telah memicu perdebatan selama beberapa dekad mengenai hubungan kausal. Sama ada urutan besar letusan gunung berapi atau kesan extraterrestrial dapat difahami menyebabkan kepupusan besar-besaran - tetapi adakah mereka entah bagaimana dihubungkan?
Sebagai saintis bumi, kami mempunyai sebab untuk mempercayai bahawa mungkin terdapat satu lagi peristiwa untuk ditambah ke senarai. Penyelidikan baru kami, yang diterbitkan dalam Sains Advances, menunjukkan bahawa impak Chicxulub mungkin telah mencetuskan aktiviti gunung berapi tambahan jauh dari Deccan Traps - di sepanjang puluhan ribu batu di bahagian bawah gunung berapi yang terletak di pinggir plat tektonik. Kesan meteorit menyebabkan gelombang seismik yang besar yang mengembara di seluruh dunia dan nampaknya mampu membuang magma keluar dari mantel dan ke kerangka lautan. Ini mungkin akan menjadi berita yang lebih buruk bagi dinosaur dan flora dan fauna lain pada masa itu.
**********
Adalah diketahui bahawa aktiviti seismik dapat mencetuskan pelbagai fenomena hidrologi, dan kadang kala letusan gunung berapi. Selepas terjadinya gempa bumi yang besar, aliran kering boleh mula mengalir, tahap baik boleh naik atau turun, dan geyser kadang-kadang meletus. Seismicity juga menetapkan aktiviti gunung berapi, tetapi hanya apabila keadaannya betul - ia hanya kira-kira 0.4 peratus letusan gunung berapi letupan yang mungkin dicetuskan oleh gempa bumi besar.
Begitu juga gempa besar yang dihasilkan apabila meteorit Chicxulub yang terhempas ke Bumi berkaitan dengan letusan yang berterusan dalam Perangkap Deccan? Wilayah gunung berapi ini banyak merangkumi India dengan aliran lava dalam masa kurang daripada sejuta tahun. Universiti California, pasukan penyelidik yang diketuai oleh Berkeley (termasuk salah seorang daripada kami, Leif Karlstrom) meninjau semula kemungkinan hubungan antara kedua-dua peristiwa ini.
Usaha paling terkini untuk memerangi letusan ini jelas menunjukkan bahawa Perangkap Deccan mula memuntahkan lava sebelum kesan meteorit dan kepupusan massal berlaku. Tetapi kajian yang diketuai Berkeley mencadangkan bahawa impak Chicxulub mencetuskan peningkatan pesat dalam kadar letusan mereka. Sekiranya benar, ketiga-tiga peristiwa ini dapat dihubungkan: Kesan itu akan diikuti dengan aktiviti gunung berapi yang dipercepatkan yang boleh menyumbang kepada kepupusan besar-besaran.
Aliran lava bawah air mengalir antara plat tektonik, seperti di Axial Seamount, di mana ia terletak di atas lava yang lebih tua. (Bill Chadwick, Oregon State University, dan ROV Jason, Institut Oceanografi Woods Hole, CC BY-ND) **********
Sekiranya hipotesis kesan mencetuskan adalah betul, kami menjangkakan bahawa sistem gunung berapi lain juga akan terlepas.
Pada masa yang tertentu, sebahagian besar aktiviti gunung berapi di Bumi tidak berlaku di benua yang meliputi banjir magma atau dalam letupan seperti di Gunung St. Helens. Ia berada di dasar laut, di mana plat tektonik menyebar. Kerana keretakan bumi berpecah, lapisan mantel kebanyakannya pepejal meningkat untuk mengisi ruang yang dibuat. Ia cair kerana ia menyerap dalam perjalanan ke atas.
Ilustrasi rabung tengah laut, dengan magma naik dari mantel dan meletus melalui kerak di sempadan antara plat tektonik. (Latar Belakang, E. Paul Oberlander, WHOI Services Graphic, Inset, Bill Chadwick, Oregon State University, dan ROV Jason, Woods Hole Oceanographic Institution. Diperbaharui oleh Joseph Byrnes, CC BY-ND) Magma baru ini menyebarkan jalan ke permukaan dan membakar aktiviti gunung berapi hampir berterusan sepanjang apa yang dikenali sebagai rabung tengah laut. Proses ini mencipta hampir semua kerak di bahagian bawah lautan. Sejak usia laut yang agak terkenal, ia memelihara rekod aktiviti gunung berapi lautan yang mencecah lebih dari 100 juta tahun. Rekod luar biasa aktiviti gunung berapi ini mewujudkan peluang untuk menguji hipotesis yang mencetuskan.
Dalam kajian baru kami, kami menggunakan set data awam yang tersedia untuk membuat rekod struktur dasar laut yang mencecah 100 juta tahun. Memandangkan peta topografi yang lebih baik wujud untuk Marikh dan Venus daripada melakukan peredaran bumi di skala global, kami terpaksa menggunakan kaedah tidak langsung untuk mencari variasi dalam struktur dasar laut.
Variasi minit kekuatan graviti di lokasi yang berbeza seperti diukur oleh satelit menyediakan alat pemetaan yang diperlukan. Tempat yang mempunyai batu berlebihan yang duduk di dasar laut, seperti yang anda harapkan akibat aktiviti gunung berapi dipercepatkan, akan mempunyai pengukuran sedikit lebih kuat untuk medan graviti Bumi.
Masa dengan anomali struktur yang paling kecil di dasar laut - menunjukkan 8 peratus lebih banyak anomali massa daripada rata-rata - berlaku pada 66 juta tahun yang lalu dan bertepatan dengan umur kesan meteorit Chicxulub. (Byrnes dan Karlstrom, Sci. Adv. 2018; 4: eaao2994, CC BY-ND) Kami kemudian memeriksa rekod "graviti anomali" ini untuk mencari sebarang perubahan kepada struktur dasar laut yang berlaku dengan cepat. Kami mendapati kelimpahan anomali kecil struktur di dasar laut yang berlaku dalam 1 juta tahun kesan Chicxulub. Anomali graviti adalah konsisten dengan kira-kira kira-kira 650 kaki tinggi bahan berlebihan berbaring di dasar laut 66 juta tahun di Lautan India dan Pasifik.
Jumlah keseluruhan bahan berlebihan adalah sukar untuk dikurangkan, kerana sejumlah besar magma dapat disuntikkan ke dalam kerak yang lebih rendah di mana ia akan mempunyai tandatangan graviti yang lebih lemah. Tetapi kami menganggarkan bahawa pada masa impak Chicxulub, atas perintah 23, 000 hingga 230, 000 batu kubik magma meletus dari rabung tengah laut, di seluruh dunia. Ini setanding dengan peristiwa letusan terbesar dalam sejarah bumi sepanjang 4.5 bilion tahun, termasuk Perangkap Deccan.
Titik titik pada kawasan dasar laut yang menunjukkan kadar penyebaran yang tinggi pada masa impak Chicxulub 66 juta tahun yang lalu. Warna menunjukkan anomali graviti maksimum dalam 2 darjah. (Byrnes dan Karlstrom, Sci. Adv. 2018; 4: eaao2994, CC BY-ND) **********
Pemerhatian kami mencadangkan urutan kejadian berikut pada akhir tempoh Cretaceous. Hanya lebih dari 66 juta tahun yang lalu, Trak Deccan mula meletus - mungkin dimulakan oleh semangat batu panas yang naik dari teras Bumi, serupa dengan beberapa cara untuk apa yang terjadi di bawah Hawaii atau Yellowstone hari ini, yang menyekat di pinggir plat tektonik India. Hutan pertengahan dan dinosaur teruskan aktiviti normal mereka.
Sekitar 250, 000 tahun kemudian, Chicxulub melanda pantai yang akan menjadi Mexico. Kesannya menyebabkan gangguan besar-besaran terhadap iklim Bumi, menyuntikkan zarah ke atmosfera yang akhirnya akan menyelesaikan lapisan tanah liat yang terdapat di seluruh planet ini. Selepas kesan, aktiviti gunung berapi mempercepatkan untuk berpuluh-puluh hingga ratusan ribu tahun. Sungai di tengah laut meletus jumlah besar magma, sementara letupan Deccan Traps meletus lava di seluruh benua kecil India. Pada akhirnya, tiga suku spesies tumbuhan dan haiwan bumi telah hilang; satu-satunya dinosaur yang tersisa adalah berbilang, pelbagai terbang, biasanya dirujuk sebagai burung.
Sekarang, matlamatnya adalah untuk terus memperbaiki pemahaman kita tentang setiap peristiwa dan interaksi mereka. Adakah terdapat kegiatan rabung tengah laut yang cukup untuk menyumbang kepada kepupusan besar-besaran, atau merupakan gunung berapi dasar kapal selam yang dicetuskan semata-mata sebagai gejala beberapa penyakit planet yang lebih penting? Adakah sistem gunung berapi lain dicetuskan oleh impak Chicxulub? Yang memainkan peranan yang lebih besar dalam memusnahkan kepupusan: gunung berapi atau meteor?
Apa yang jelas adalah bahawa penyelidikan baru ini menunjukkan hubungan berskala global antara malapetaka, peringatan yang baik bahawa peristiwa yang berlaku di sisi lain planet ini dapat merasakan kesan di mana-mana.
Artikel ini pada asalnya diterbitkan di The Conversation.
Leif Karlstrom, Penolong Profesor Sains Bumi, University of Oregon
Joseph Byrnes, Associate of Earth Sciences Postdoctoral, University of Minnesota
