Ископаемые рыбы в Северной Дакоте доказывают, что столкновение 66 миллионов лет назад могло быть наихудшим сценарием.
Приблизительно 66 миллионов лет назад мощные землетрясения, вызванные падением астероида диаметром шесть миль, потрясли реку на территории современной Северной Дакоты, похоронив группу древних рыб, сохранивших свидетельства того, что удар произошел во время весна.
Столкновение, положившее конец эпохе динозавров около 66 миллионов лет назад, стало худшим днем, когда-либо переживаемым жизнью на Земле. Астероид шириной в шесть миль под названием Чиксулуб врезался в воды современной Мексики, вызвав массовое вымирание, в результате которого погибло более 75 процентов земных видов.
Непостижимо мощные землетрясения сотрясали и сотрясали кору планеты. Цунами высотой более 150 футов обрушились на берега Северной Америки. Лесные пожары вспыхнули в сотнях и тысячах миль от места падения, подожженные обжигающим жаром первоначального ударного шлейфа астероида и последовавшими за ним потоками обломков.
Сотни мест по всему миру сохраняют остатки этого катаклизма, но в одном необычном месте в Северной Дакоте ископаемые рыбы, которые, кажется, умерли в течение часа после удара, содержат важную информацию: жизнь на Земле пострадала этот сокрушительный удар в роковой весенний день.
Схема роста окаменелых костей рыб, описанная в новом исследовании, опубликованном в журнале Nature, предполагает, что они погибли, когда их рост ускорился из-за обилия пищи, что соответствует весенней смерти. Новые результаты также дополняют растущее количество свидетельств того, что столкновение с Чиксулубом было наихудшим сценарием.
После первоначального бедствия жизнь на Земле столкнулась с ужасающей «ядерной зимой», которая продолжалась от нескольких месяцев до нескольких лет после удара, фазы вымирания, унесшей жизни большинства видов. Газы и частицы были выброшены высоко в атмосферу и закрыли солнце, в результате чего температура упала более чем на 33 градуса по Цельсию, а мезозойские экосистемы оказались на коленях.
Но если бы астероид действительно упал весной в северном полушарии, многие существа не дожили бы до того, чтобы столкнуться с этой глобальной тьмой: весной большая часть флоры и фауны полушария отправилась бы в поисках пищи и товарищи. Тем временем животные Южного полушария готовились к осени и зиме, что, возможно, давало им небольшое преимущество на начальном этапе катастрофы.
«Если вы не переживете удар, у вас даже не будет шанса выстоять в условиях ядерной зимы», - говорит ведущий автор исследования Мелани Дейнджер, доктор философии. кандидат Уппсальского университета в Швеции. «Я не думаю, что вы могли бы выбрать худший сезон».
Рыба, застывшая во времени
Это последнее исследование, посвященное изучению изысканных окаменелостей на участке Танис в Северной Дакоте, где осетровые и веслоносы были убиты и захоронены в массовом порядке. Мусор, застрявший в жабрах рыб, свидетельствует о том, что они умерли примерно через час после удара. В статье New Yorker от 2019 года описываются многие другие ископаемые сокровища этого места, которые еще не были опубликованы с научной точки зрения. (Узнайте больше об окаменелостях на стоянке в Танисе.)
Участок, названный в честь «потерянного» древнеегипетского города, расположен на территории частного ранчо в крошечном обнажении более крупной формации Хелл-Крик, серии слоев горных пород, которые записывают сотни тысячелетий до появления динозавров. вымирание. В 2017 году Воин, в то время студент магистратуры Свободного университета Амстердама, посетил Танис с командой, в которую входили Ян Смит, палеонтолог из университета, и Роберт ДеПальма, палеонтолог, который руководил раскопками на этом месте.
По словам Смита, эта часть Северной Америки 66 миллионов лет назад представляла собой речную долину, врезанную более чем на 33 фута вглубь окружающих пойм. Когда Чиксулуб ударил, столкновение вызвало мощные землетрясения, которые устремились наружу через континентальную кору и достигли Таниса в течение 15-30 минут. Сотрясающаяся земля посылала волны из внутреннего моря вверх по течению к городу Танис, быстро погребая все, что находилось там в воде в то время.
Тем временем обломки Чиксулуба взлетели высоко в атмосферу и слились в крошечные стеклянные шарики. Эти частицы, называемые тектитами, начали падать примерно через 15 минут после удара. Примечательно, что в отложениях Таниса сохранились воронки, пробуренные в землю тектитами с высоты. У рыб также есть тектиты, встроенные в их жабры, но больше нигде в их пищеварительном тракте или теле, что означает, что эти рыбы умерли сразу после того, как тектиты начали падать в реку.
Подсказки об этом разрушении можно найти по всему сайту. В одном слое отложений все рыбы обращены влево; на следующем слое все они обращены вправо, как будто рыба была выплеснута и закопана, когда разбивающиеся волны неоднократно наступали и отступали.«Я все время сравниваю это с крупной дорожно-транспортной катастрофой, а потом просто замираю на месте», - говорит Воин.
Подсказки в костях древних рыб
Дьюринг и Смит вернулись в Нидерланды с несколькими осетровыми и веслоносами из Танисского участка, где они приступили к анализу костей. Некоторые кости этих рыб со временем растут слоями, как годичные кольца деревьев. Анализируя подсказки в этих слоях, их команда надеялась определить сезон, в течение которого погибла рыба.
У веслоносов-фильтраторов, например, сохраняются изменения в химическом составе их пищи. Фотосинтетический планктон, который они съели, более продуктивен весной и летом, чем осенью или зимой. По мере роста продуктивности планктона растет и количество углерода-13, изотопа, который немного тяжелее гораздо более распространенного изотопа углерода-12.
Проанализировав химический состав каждого слоя в кости веслоноса, команда Дьюринга обнаружила, что, когда веслонос умирал, содержание углерода-13 в нем росло, но еще не достигло своего пика - один из признаков весны. смерть.
Команда также проанализировала закономерности роста костей. Используя Европейский центр синхротронного излучения в Гренобле, Франция, ускоритель частиц, который делает самые яркие рентгеновские снимки в мире, Дюрс и ее коллеги сделали компьютерную томографию этих костей. Их цель: детально изучить, как микроструктура костей менялась в зависимости от времени года.
Весной и летом, когда пищи больше, рыба растет быстрее, что делает отложенную в эти периоды кость более губчатой и пористой. В неурожайные осенние и зимние периоды рост рыбы замедляется, оставляя на костях отчетливые твердые слои, называемые «линиями остановки роста». Команда Вьюша измерила это изменение от внутренней части костей до их самых молодых внешних слоев. Результат: вся рыба погибла во время подъема темпов роста, который еще не достиг своего пика, что соответствует весеннему периоду.
Используя две линии доказательств, указывающие на одно и то же время года, исследователи более уверены в своих выводах.«Вот почему я считаю, что наше исследование проделывает исключительную работу, сводя его к одному сезону», - говорит соавтор исследования Деннис Воетен, исследователь из Университета Упсалы.
Жизнь в разных полушариях
Новое исследование рыбы Таниса - не единственное исследование в своем роде: в декабре 2021 года отдельная группа под руководством ДеПальмы опубликовала в журнале Scientific Reports собственный анализ сезона, пойманного в Танисе. Эти две статьи опираются на разные окаменелости и используют разные методы, но в целом приходят к схожим выводам. Результаты ДеПальмы предполагают, что удар Чиксулуб пришелся на весну или лето, что согласуется с более сдержанным выводом Дьюринга о весеннем ударе.
«Мы приветствуем независимую исследовательскую работу и анализ, и рады, что эти проекты дополняют друг друга, чтобы привести к более глубокому пониманию доисторического мира», - ДеПальма, профессор Атлантического университета Флориды и доктор философии. Кандидат в Манчестерский университет, говорится в заявлении, отправленном по электронной почте.
Авторы нового исследования надеются, что полученные данные помогут в дальнейшем анализе того, как происходило вымирание в конце мелового периода. Например, предварительные признаки из нескольких мест Южного полушария предполагают, что после Чиксулуба Южное полушарие восстановилось примерно в два раза быстрее, чем Северное полушарие. Насколько на этот сигнал может повлиять сезон удара?
Дополнительные подсказки могут ждать в летописи окаменелостей Южного полушария, которая изучена менее тщательно, чем в Северном полушарии. «Я думаю, что там [в Южном полушарии] есть настоящая сокровищница, если мы сможем получить больше финансирования для стран, которым не хватает данных», - говорит Дурдж. «Это огромный разрыв».
Кирк Джонсон, директор Смитсоновского национального музея естественной истории, отмечает, что, хотя рыба Таниса, несомненно, демонстрирует сезонный сигнал, Земля 66 миллионов лет назад имела менее резкие сезонные колебания, чем планета сегодня. В то время не было постоянных полярных шапок, а лиственные леса простирались вплоть до полюсов. В результате он задается вопросом, насколько сильно флора и фауна Южного полушария могла бы пережить немедленные последствия удара.
«Лучше сбросить бомбу, когда вы уже находитесь в своем бомбоубежище, чем когда вы чините крышу, это своего рода предпосылка», - говорит Джонсон, палеонтолог, специализирующийся на формации Хелл-Крик.. «[Но] я думаю, что люди, которые выдвигают этот аргумент, не думают о том, как мало сезонности было в меловом периоде, так что это имеет меньшее значение, но, вероятно, имеет значение немного».
Джонсон добавляет, что будущие исследования могут проверить эту идею. Теперь, когда Танис служит эталоном, Джонсон и другие переоценивают другие места в формации Хелл-Крик в поисках подобных отложений, которые также могут сохранить день смерти динозавров в таких ошеломляющих деталях.
«Мы тем лучше для открытия Таниса, потому что это необычно», - говорит Джонсон. «Они открыли окно, о котором мы не подумали».