Гипотеза Альвареса - Alvarez hypothesis

Луис, слева, и его сын Вальтер Альварес, верно, на K-T Граница в Губбио, Италия, 1981 г.

В Гипотеза Альвареса утверждает, что массовое вымирание из динозавры и многие другие живые существа во время Меловое – палеогеновое вымирание был вызван влияние большого астероид на земной шар. До 2013 года обычно считалось, что это произошло около 65 миллионов лет назад, но Ренн и его коллеги (2013) дали обновленное значение в 66 миллионов лет.[1] Свидетельства указывают на то, что астероид упал в Полуостров Юкатан, в Chicxulub, Мексика. Гипотеза названа в честь группы ученых отца и сына. Луис и Вальтер Альварес, который впервые предложил это в 1980 году. Вскоре после этого, независимо, то же самое предположил голландский палеонтолог. Ян Смит.[2]

В марте 2010 года международная группа ученых одобрила гипотезу астероида, в частности Chicxulub удар, как причина исчезновения. Команда из 41 ученого проанализировала 20-летнюю научную литературу и при этом исключила другие теории, такие как массивный вулканизм. Они определили, что космический камень высотой 10-15 км (6-9 миль) врезался в землю в Чиксулубе. Для сравнения, марсианская луна Фобос составляет 11 км (7 миль), а гора Эверест - чуть менее 9 км (5,6 миль). Столкновение высвободило бы столько же энергии, сколько 100000000 мегатонн тротила (4,2×1023 J), что более чем в миллиард раз превышает энергию атомных бомб, сброшенных на Хиросима и Нагасаки.[3]

Проект бурения в 2016 году пикового кольца кратера убедительно поддержал эту гипотезу и подтвердил различные вопросы, которые до этого момента оставались неясными. К ним относятся тот факт, что пиковое кольцо состояло из гранита (скала, найденная глубоко в земле), а не из типичной породы морского дна, которая была сотрясена, расплавлена ​​и выброшена на поверхность за считанные минуты, а также свидетельства колоссального движения морской воды сразу после этого из песчаные отложения. Важно отметить, что ядра также показали почти полное отсутствие гипс, сульфатсодержащая порода, которая была бы испарена и рассеяна в виде аэрозоля в атмосфере, что подтверждает наличие вероятной связи между воздействием и глобальными долгосрочными последствиями для климата и пищевой цепи.

История

Основная статья: Хронология исследования мелово-палеогенового вымирания

В 1980 году группа исследователей во главе с лауреатом Нобелевской премии физиком Луис Альварес, его сын, геолог Вальтер Альварес, и химики Фрэнк Асаро и Хелен Вон Мишель обнаружил, что осадочные слои встречаются во всем мире на Граница мела и палеогена (Граница K – Pg, ранее называвшаяся границей мелового – третичного или K – T) содержат концентрация из иридий в сотни раз больше обычного. Иридий чрезвычайно редко встречается в земной коре, потому что он очень плотный и имеет сродство к железу, которое характеризует сидерофильные элементы (см. Классификация Гольдшмидта ), и поэтому большая его часть ушла в ядро ​​Земли, пока Земля была еще расплавленной. Команда Альвареса предположила, что астероид врезался в Землю во время Граница мела и палеогена.[4]

Ранее в публикации 1953 года геологи Аллан О. Келли и Фрэнк Дачилль проанализировали глобальные геологические свидетельства, предполагающие, что один или несколько гигантских астероидов столкнулись с Землей, вызвав угловой сдвиг ее оси, глобальные наводнения, пожары, атмосферную окклюзию и вымирание динозавров.[5][6] Ранее высказывались и другие предположения о возможности столкновения, но без убедительных подтверждений.[7]

Свидетельство

Доказательства гипотезы удара Альвареса подтверждаются хондритовый метеориты и астероиды которые содержат гораздо более высокую концентрацию иридия, чем земная кора. В изотопический Соотношение иридия в метеоритах аналогично таковому в пограничном слое мела и палеогена, но существенно отличается от соотношения в земной коре. Хром изотопные аномалии, обнаруженные в пограничных отложениях мела и палеогена, аналогичны аномалиям астероида или кометы, состоящей из углеродистые хондриты. Сотрясенный кварц гранулы, стеклянные шарики и тектиты, свидетельствующие об ударном событии, обычны на границе мела и палеогена, особенно в отложениях Карибского бассейна. Все эти составляющие заключены в слое глины, который команда Альвареса интерпретировала как обломки, разлетевшиеся по всему миру в результате удара.[4] Когда команда Альвареса разрабатывала свою гипотезу, местоположение удара было неизвестно, но позже ученые обнаружили Кратер Чиксулуб в Полуостров Юкатан, теперь считается вероятным местом падения.

Бесплодные земли рядом Драмхеллер, Альберта где эрозия обнажила границу K – Pg.

Используя оценки общего количества иридия в слое K – Pg и предполагая, что астероид содержал нормальный процент иридия, обнаруженный в хондриты, команда Альвареса продолжила вычислять размер астероида. Ответ был примерно 10 километров (6 миль) в диаметре, размером с Манхэттен.[4] Такой большой удар имел бы энергию примерно в 100 миллионов мегатонны, т.е. примерно в 2 миллиона раз больше, чем самый мощный термоядерная бомба Когда-либо проверено.

Поль Ренн из Центр геохронологии Беркли сообщил, что дата астероидного события - 66038000 лет назад, плюс-минус 11000 лет, исходя из Ar-Ar знакомства. Он также утверждает, что массовое вымирание динозавров произошло в течение 33000 лет после этой даты.[8]

В апреле 2019 года вышла статья в PNAS в котором описаны доказательства из ископаемое в Северной Дакоте что, по словам авторов, обеспечивает "моментальный снимок" событий после столкновения с астероидом, "включая аккрецию выбросов и массовую гибель фауны".[9] Команда обнаружила, что тектиты, населявшие местность, присутствовали в Янтарь найдены на этом участке, а также были внедрены в жабры примерно 50 процентов ископаемых рыб. Им также удалось найти следы иридия. Авторы, в число которых входит Уолтер Альварес, постулируют, что шок от удара, эквивалентный землетрясению силой 10 или 11 баллов, мог привести к сейши, колеблющиеся движения воды в озерах, заливах или заливах, которые достигли бы места в Северной Дакоте в течение нескольких минут или часов после удара. Это привело бы к быстрому захоронению организмов под толстым слоем наносов. Соавтор Дэвид Бернхэм из Канзасского университета сказал: «Они не раздавлены, это похоже на лавину, которая обрушивается почти как жидкость, а затем схватывается, как бетон. Они были убиты довольно внезапно из-за буйства воды. У нас есть одна рыба, которая ударилась о дерево и сломалась пополам ».[10]

Влияние

Наиболее легко наблюдаемым последствием такого удара будет огромное облако пыли, которое блокирует солнечный свет и предотвращает фотосинтез на несколько лет. ударная зима. Это могло бы объяснить исчезновение растений и фитопланктон и всех организмов, зависящих от них (включая хищных, а также травоядных). Но маленькие существа, чьи пищевые цепи основывались на детрит имел бы разумные шансы на выживание. По оценкам, аэрозоли серной кислоты попали в стратосферу, что привело к 10–20% -ному снижению нормального для этого периода пропускания солнечной энергии. Чтобы эти аэрозоли рассеялись, потребовалось бы не менее десяти лет.[11]

Глобальные огненные бури могли возникнуть в результате падения на Землю зажигательных фрагментов взрыва. Анализ жидкие включения в древности Янтарь предполагаю, что кислород содержание атмосферы было очень высоким (30–35%) в позднем меловом периоде. Этот высокий O2 уровень поддерживал бы интенсивное горение. Уровень атмосферного O2 резко упала в раннем палеогене.[12] Если бы произошли обширные пожары, они бы увеличили CO.2 содержание атмосферы и вызвало временное парниковый эффект как только облако пыли осядет, и это уничтожит наиболее уязвимых выживших после «долгой зимы».

Удар мог также произвести кислотный дождь в зависимости от того, в какую скалу ударил астероид. Однако недавние исследования показывают, что этот эффект был относительно незначительным. Химические буферы ограничили бы изменения и выживание животных, уязвимых к воздействию кислотных дождей (например, лягушки ) указывают на то, что это не было основным фактором исчезновения.[13]

Гипотезы воздействия могут объяснить только очень быстрое вымирание, поскольку облака пыли и возможные серные аэрозоли вымываются из атмосферы за довольно короткое время - возможно, менее чем за десять лет.

Хотя дальнейшие исследования слоя K – Pg неизменно показывают избыток иридия, идея о том, что динозавры были истреблены астероидом, оставалась предметом разногласий среди геологи и палеонтологи более десяти лет.[14]

Критика

Ведущий критик гипотезы Альвареса - Герта Келлер, который сосредоточился на Деканские ловушки вулканизм как вероятная причина более постепенного исчезновения.[15]

Ранее, Чарльз Б. Офицер и Джейк Пейдж утверждал в Великий спор о вымирании динозавров[16] это:

  • Облако пыли от удара астероида убило бы морские растения, требующие непрерывного солнечного света, но многие из них не пострадали.
  • Отложения иридия могли быть извергнуты вулканами.
  • Вымирание происходило постепенно, а не мгновенно. «Даже если метеоритный удар произошел в K-T время, это просто не могло объяснить рекорд вымирания».
  • Структура Чиксулуб может быть вулканической последовательностью позднего мелового периода, а не ударным расплавом мелово-третичного возраста.
  • Статьи, оспаривающие гипотезу Альвареса, были сразу отклонены журналами без рассмотрения.

2016 Проект бурения кратера Чиксулуб

Основные статьи: Кратер Чиксулуб и Меловое – палеогеновое вымирание

В 2016 году в рамках проекта научного бурения пробурено глубокое пик кольцо из Ударный кратер Чиксулуб, чтобы получить рок ядро образцы от самого удара. Открытия были широко расценены как подтверждение текущих теорий, касающихся как удара кратера, так и его последствий. Они подтвердили, что скала, составляющая пиковое кольцо, подверглась огромным давлениям и силам и была расплавлена ​​огромным жаром и потрясена огромным давлением из своего обычного состояния в нынешнюю форму всего за несколько минут; тот факт, что пиковое кольцо было сделано из гранита, также имел важное значение, поскольку гранит не является камнем, обнаруженным в отложениях морского дна, он берет свое начало гораздо глубже в земле и был выброшен на поверхность под огромным давлением удара; который гипс, а сульфат -содержащий рок, который является обычно присутствовал на мелководном морском дне региона, был почти полностью удален и, следовательно, должен был почти полностью испариться и проник в атмосферу, и что за этим событием сразу же последовало огромное Мегацунами (массивное движение морских вод), достаточное для того, чтобы отложить самый большой из известных слоев песка, разделенный размером зерна, прямо над кольцом пика.

Они убедительно подтверждают гипотезу о том, что ударник был достаточно большим, чтобы создать пиковое кольцо длиной 120 миль, чтобы расплавиться, ударить и выбросить. подвал гранитный от средняя корка глубоко под землей, чтобы создать колоссальные движения воды и выбросить огромное количество испаренной породы и сульфатов в атмосферу, где они сохранялись бы долгое время. Такое глобальное распространение пыли и сульфатов привело бы к внезапному и катастрофическому воздействию на климат во всем мире, значительным перепадам температуры и опустошению пищевая цепочка.[17][18]

Рекомендации

  1. ^ Renne, Paul R .; Дейно, Алан Л .; Hilgen, Frederik J .; Kuiper, Klaudia F .; Марк, Даррен Ф .; Митчелл, Уильям С .; Morgan, Leah E .; Мундил, Роланд; Смит, янв (7 февраля 2013 г.). "Временные рамки критических событий на границе мела и палеогена". Наука. 339 (6120): 684–687. Bibcode:2013Наука ... 339..684R. Дои:10.1126 / science.1230492. PMID  23393261. S2CID  6112274.
  2. ^ Смит, Дж; Хертоген, Дж (22 мая 1980 г.). «Внеземное событие на границе мелового и третичного периода». Природа. 285 (5762): 198-200. Дои:10.1038 / 285198a0. S2CID  4339429.
  3. ^ Schulte, P .; и другие. (2010). "Удар астероида Чиксулуб и массовое вымирание на границе мела и палеогена" (PDF). Наука. 327 (5970): 1214–1218. Bibcode:2010Sci ... 327.1214S. Дои:10.1126 / science.1177265. PMID  20203042. S2CID  2659741.
  4. ^ а б c Alvarez, L.W .; Alvarez, W .; Asaro, F .; Мишель, Х. В. (1980). «Внеземная причина вымирания мелового и третичного периода». Наука. 208 (4448): 1095–1108. Bibcode:1980Sci ... 208.1095A. CiteSeerX  10.1.1.126.8496. Дои:10.1126 / science.208.4448.1095. PMID  17783054. S2CID  16017767.
  5. ^ Kelly, A.O .; Дачилле Ф. (1953). Цель: Земля - ​​роль больших метеоров в науках о Земле. Карлсбад, Калифорния.
  6. ^ «Ранние идеи о воздействиях и исчезновениях». Архивировано из оригинал на 2013-02-15. Получено 2013-02-09.
  7. ^ Де Лаубенфельс, М. В. (1956). «Вымирание динозавров: еще одна гипотеза». Журнал палеонтологии. 30 (1): 207–218. JSTOR  1300393.
  8. ^ Перлман, Д. (8 февраля 2013 г.). "Боевые ракеты вымирания динозавров". SF ворота. Получено 2013-02-08.
  9. ^ Де Пальма, Роберт А .; и другие. (1 апреля 2019 г.). «Сейсмически вызванное наземное нагонное месторождение на границе КПГ, Северная Дакота». PNAS. 116 (17): 8190–8199. Bibcode:2019PNAS..116.8190D. Дои:10.1073 / pnas.1817407116. ЧВК  6486721. PMID  30936306.
  10. ^ Хоу, Чиа-И. «Животные в Северной Дакоте погибли от астероида Чиксулуб в Мексике». www.thescientist.com. LABX media group. Получено 4 апреля 2019.
  11. ^ Окампо, А .; Вайда, В .; Баффето, Э. (2006). "Раскрытие круговорота мела и палеогена (K-Pg), свидетельства из флоры, фауны и геологии". В Cockell, C .; Gilmour, I .; Кёберл, К. (ред.). Биологические процессы, связанные с ударными событиями. SpringerLink. С. 197–219. Bibcode:2006bpai.book ..... C. ISBN  978-3-540-25735-6.
  12. ^ McMenamin, M.A.S .; Шульте МакМенамин, Д. (1987). «Позднемеловой атмосферный кислород». Наука. 235 (4796): 1561–1562. Bibcode:1987Научный ... 235.1561R. Дои:10.1126 / science.235.4796.1561a. PMID  17795570.
  13. ^ Кринг, Д. А. (2003). «Экологические последствия событий ударного кратера в зависимости от условий окружающей среды на Земле». Астробиология. 3 (1): 133–152. Bibcode:2003 AsBio ... 3..133K. Дои:10.1089/153110703321632471. PMID  12809133.
  14. ^ Келлер, Г. (2005). «Удары, вулканизм и массовое вымирание: случайное совпадение или причина и следствие?» (PDF). Австралийский журнал наук о Земле. 52 (4–5): 725–757. Bibcode:2005AuJES..52..725K. Дои:10.1080/08120090500170393. S2CID  39063747.
  15. ^ Боскер, Бьянка (сентябрь 2018 г.). "Что стало причиной исчезновения динозавров?". Атлантический океан. Получено 2018-08-21.
  16. ^ Блейк и офицер (1996). Великий спор о вымирании динозавров (Эддисон-Уэсли), ISBN  0-201-48384-X
  17. ^ «Обновлено: бурение ударного кратера, убивающего динозавров, объясняет скрытые круглые холмы». 2016-05-03.
  18. ^ Fleur, Nicholas St (17 ноября 2016 г.). «Бурение кратера Чиксулуб, эпицентр вымирания динозавров». Нью-Йорк Таймс.