Nieuw inzicht over hoe we plots een koude, grijze wereld kregen na meteorietinslag 66 miljoen jaar geleden: "Fijnstof luidde einde dinosauriërs in"
Fijnstof van verpulverd gesteente heeft wellicht een dominante rol gespeeld bij de afkoeling van het klimaat, de verstoring van de fotosynthese en het massaal uitsterven van leven op onze planeet 66 miljoen jaar geleden. Dat blijkt uit een nieuwe Belgische studie over de meteorietinslag van toen. Die bracht een massaal uitsterven op gang, onder meer van dinosauriërs op het land. "De wereld werd binnen enkele dagen na de inslag omringd door een wolk van fijnstof."
De inslag van de Chicxulub-meteoriet in het huidige Yucatán (Mexico) heeft een gigantische impact gehad op het wereldwijde klimaat. De inslag betekende het begin van een wereldwijde "inslagwinter". Jarenlang werd de zonnestraling (fel) getemperd door een wolk van fijnstof, zo blijkt nu. Daardoor moet het hier plots bijzonder donker en koud zijn geworden. De temperatuur zou met zo'n 15 graden gezakt zijn.
Het was het begin van het einde voor zowat alle niet-vliegende dinosauriërs op aarde, en zou een massaal uitsterven van dieren en planten in gang zetten, waarbij ongeveer 75 procent van alle soorten op aarde uitstierven.
Een wolk van fijnstof verspreidde zich in een vijftal dagen rond de hele aarde. De temperatuur moet met zo'n 15 graden gezakt zijn
Wat die langdurige "inslagwinter" precies inhield, hoe ons klimaat precies veranderde en hoe de mechanismen in elkaar zaten, is het onderwerp van een nieuwe studie die vandaag in het magazine Nature Geoscience verschijnt.
Aan de studie hebben wetenschappers van de KU Leuven, Vrije Universiteit Brussel (VUB), de Koninklijke Sterrenwacht van België (KSB) en het Koninklijk Belgisch Instituut voor Natuurwetenschappen (KBIN) meegewerkt.
Stalen uit de bodem in Noord-Dakota bevatten de sleutel
Eerder onderzoek suggereerde dat de inslagwinter voornamelijk veroorzaakt werd door massaal veel zwaveldeeltjes die vrijkwamen tijdens de inslag, en door roet van bosbranden na de inslag. Maar de nieuwe studie geeft een veel grotere rol aan fijnstof, zogenoemd silicaatstof. Dat blijkt uit onderzoek van de korrelgrootte.
In Noord-Dakota, in het noorden van de VS, verzamelden de onderzoekers oude sedimentstalen. Het zijn restanten van de gevolgen van de inslag van toen, die in bepaalde aardlagen bewaard zijn gebleven. Ze hebben het bovenste, millimeterdunne interval bestudeerd dat de grenslaag vormt tussen het Krijt en het Paleogeen. De grens tussen die geologische tijdperken markeert de periode van de meteorietinslag en de gevolgen daarvan.
Hoewel het maar om een bijzonder dun laagje in de grond gaat, kwamen de onderzoekers heel wat te weten dankzij metingen door laser-diffractie-analyses van de korrelgrootte.
We ontdekten een zeer fijne en uniforme verdeling van de korrelgrootte. We interpreteren dat als fijnstof dat uit de lucht viel
"Het interval toonde een zeer fijne en uniforme verdeling van de korrelgrootte aan. We interpreteren dat 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", zegt Pim Kaskes (VUB).
Concreet: door de korrelgrootteverdeling van het neerdwarrelende silicaatrijke puin (ongeveer 0,8 tot 8 micrometer in grootte) kon een grotere rol aan fijnstof worden toebedeeld dan eerder werd aangenomen.
Om de rol van zwavel, roet en fijnstof te onderzoeken, ontwikkelden wetenschappers aan de Sterrenwacht een nieuw zogenoemd "paleoklimaatmodel", om de klimaat- en biologische respons van de inslag van toen te simuleren.
"Een dergelijke pluim van micrometrisch silicaatstof kan tot maar liefst 15 jaar na de inslag in de atmosfeer zijn gebleven", schrijft eerste auteur Cem Berk Senel (KSB). "Dit droeg bij tot een wereldwijde afkoeling van het aardoppervlak tot wel 15 graden Celsius in de eerste nasleep van de inslag."
De periode komt overeen met eerdere bevindingen op basis van iridium, een chemisch element dat gevonden is in de krater die door de meteoriet werd geslagen. Het iridium is gelinkt aan meteoritisch stof en zou na de inslag tot 20 jaar lang zijn neergedwarreld.
Geen zon, dus geen fotosynthese: het leven op aarde viel stil
En er is meer. Het fijnstof hield de zonnestraling tegen waardoor het proces van fotosynthese volgens de studie bijna twee jaar lang werd stilgelegd. Door fotosynthese kunnen planten, bomen of fytoplankton zonnestraling omzetten in energie om te groeien, waarbij ze CO₂ uit de atmosfeer halen en omzetten in zuurstof.
Dat stilvallen van de fotosynthese vormde "ernstige uitdagingen" voor zowel het leven op zee als op land. Wellicht zijn dieren en planten die niet waren aangepast om de donkere, koude en voedselarme omstandigheden van bijna twee jaar te overleven, massaal uitgestorven. Er deed zich immers een "catastrofale ineenstorting van de primaire productiviteit voor, waardoor een kettingreactie van uitstervingen op gang kwam", luidt het.
Flora en fauna die een rustfase konden ingaan, konden over het algemeen beter overleven
De hoofdconclusie is dat het silicaatstof, samen met roet en zwavel, een belangrijke rol speelde bij het blokkeren van de fotosynthese en de lange inslagwinter, met al zijn gevolgen.
Volgens co-auteur Johan Vellekoop (KU Leuven en KBIN) komt de periode van zo'n twee jaar overeen met gegevens van fossielen. "Flora en fauna die een rustfase konden ingaan (bijvoorbeeld voor zaden, cysten of overwintering in holen) en niet afhankelijk waren van één bepaalde voedselbron, konden over het algemeen beter overleven." Het gaat dan onder meer om kleine zoogdieren.
Dinosauriërs domineerden de aarde toen de meteoriet insloeg. Als dat niet was gebeurd, hadden zoogdieren wellicht weinig kans gehad om later dominante organismen te worden.
