Эффект убийства динозавров сделал свое черное дело с пылью — Ars Technica

Классические криминальные детективы работают, потому что почти каждый персонаж оказывается подозреваемым в убийстве. Гибель нептичьих динозавров во многом выглядит именно так. Эффект Чиксулуба и его последствия создали большое количество потенциально смертельных подозреваемых. от? Гигантский огненный шар и мощное цунами? Дикие колебания климата? Глобальные лесные пожары? Черное небо препятствует фотосинтезу? Все упомянутое выше?

Моделирование этих эффектов в сочетании с данными о характере вымирания привело к разным мнениям о том, что оказалось решающим с точки зрения исчезновения многих видов. В последнем взгляде на вымирание в конце мелового периода группа ученых, базирующаяся в основном в Брюсселе, вновь исследовала отложения, образовавшиеся после удара, и обнаружила, что большая часть обломков образовалась из мелкой пыли. Когда эту пыль добавляют в климатические модели, глобальная температура падает на 25 градусов по Цельсию, а фотосинтез прекращается примерно на два года.

Из праха в прах

За годы после удара в атмосфере произошло много событий. Обломки, образовавшиеся в результате удара, вернулись бы в атмосферу Земли, сгорая при этом в мелкие, богатые серой частицы породы. Жар от этого процесса мог спровоцировать масштабные лесные пожары, добавив в смесь много сажи. Все это произошло из-за обломков столкновения, которые остались в атмосфере.

Это привело к идее «эффекта зимы», когда меньше солнечного света достигает Земли, вызывая значительное падение температуры и, возможно, остановку фотосинтеза. Виноваты в этом три основных компонента атмосферной пыли — сажа, каменные обломки и частицы, богатые серой, но моделирование подняло вопросы о том, присутствуют ли какие-либо из них в достаточных количествах, чтобы вызвать ударную зиму.

Чтобы получить лучшее представление о том, что происходит, исследователи, стоящие за этой новой статьей, вновь обратились к отложениям на участке под названием Танис в Северной Дакоте, где обломки цунами были выброшены на берег сразу после удара. Также найдены: Потрясенные кристаллы кварца, которые могли попасть на место удара в течение нескольких часов. Над всеми этими слоями обломков удара находится богатый иридием слой пыли, состоящий в основном из силикатного материала, который был выброшен с места удара и постепенно оседал в течение следующих нескольких лет.

Исследователи отсканировали этот слой с помощью лазерного дифракционного томографа, что позволило им оценить размер частиц пыли, образовавших эти отложения. Средний размер частиц оказался намного меньше, чем предполагалось большинством исследований в результате столкновения. Этот меньший размер повлияет на то, как долго пыль останется в атмосфере, а также на то, как она взаимодействует с солнечным светом.

Чтобы понять, как это влияет на события после удара Чиксулуб, исследователи связали это с глобальной климатической моделью.

Самая большая радость

Исследователи позволили модели достичь устойчивого состояния континентального образования конца мела и состава атмосферы. В зависимости от сезона это приводит к тому, что глобальная температура колеблется от 15° до 19°C. Затем они добавили в эту атмосферу много чего, основываясь на оценках, полученных в других местах: 10¹⁸ грамм силикатной пыли, 10¹⁶ грамм сажи и 10¹⁷ Грамм диоксида серы. Они также провели моделирование каждого из обломков по отдельности для сравнения.

Эффект был драматичным. В самых экстремальных случаях климатической модели температура упала до 25 градусов по Цельсию. Условия оставались «экстремальными» в течение как минимум пяти лет, а температура оставалась ниже условий, наблюдавшихся до удара, в течение примерно 20 лет.

Каждый тип материала имеет определенный период полураспада в атмосфере и по-разному реагирует на свет, как на солнечный свет, так и на инфракрасное излучение, распространяющееся с Земли в космос. В результате эффект их смеси отличается от эффекта любого отдельного типа частиц в атмосфере. Мелкие частицы пыли, использованные в этой работе, оставались в атмосфере более чем в два раза дольше, чем более крупная пыль, исследованная в предыдущих моделях.

По оценкам исследователей, помимо резкого изменения климата, для глобальной остановки фотосинтеза потребуется менее двух недель. Он остается вдали от мира в течение как минимум 1,7 года, когда летом в Южном полушарии происходит частичное возвращение. (Это согласуется с более серьезными вымираниями в Северном полушарии.) Фотосинтез оставался подавленным в течение четырех лет после удара.

Результаты помогают объяснить, почему научные преступления так трудно раскрыть. Потребовалось лишь небольшое изменение размера частиц, выброшенных в воздух в Чиксулубе, чтобы резко изменить динамику климата в последующие годы. Надеемся, что со временем данные с других сайтов помогут нам разобраться в сложных событиях, произошедших после удара.

Естественные науки о Земле, 2023. DOI: 10.1038/s41561-023-01290-4 (О цифровых удостоверениях личности).