Forskare från UC Berkeley har fått mer exakta datum för Deccan Traps vulkaniska lavaflöden, kopplar toppaktivitet närmare till asteroiden eller kometnedslaget för 66 miljoner år sedan och det sammanträffande massutdöendet. Men om växthusgaser som släpptes ut före påverkan skapade ett växthusklimat som gjorde livet redo för ett fall när påverkan kylde planeten, dessa gaser sammanföll inte med de största lavaflödena från Deccan-fällorna.

Baserat på nya data publicerade idag i tidskriften Vetenskap , det verkar allt mer troligt att en asteroid eller kometnedslag för 66 miljoner år sedan återupplöste massiva vulkanutbrott i Indien, en halv värld bort från nedslagsplatsen i Karibiska havet.

Men det lämnar oklart i vilken grad de två katastroferna bidrog till den nästan samtidigt massutrotning som dödade dinosaurierna och många andra livsformer.

Forskningen kastar ljus över enorma lavaflöden som periodvis har brutit ut under jordens historia, och hur de har påverkat atmosfären och förändrat livets gång på planeten.

I studien, University of California, Berkeley, forskare rapporterar de mest exakta och exakta datumen hittills för de intensiva vulkanutbrotten i Indien som sammanföll med den världsomspännande utrotningen i slutet av kritaperioden, den så kallade K-Pg-gränsen. Den miljonåriga sekvensen av utbrott spydde ut lavaströmmar över avstånd på minst 500 kilometer över den indiska kontinenten, skapa de så kallade Deccan Traps översvämningsbasalterna som på vissa ställen är nästan 2 kilometer tjocka.

"Nu när vi har daterat Deccan Traps lavaflöden på fler och olika platser, vi ser att övergången verkar vara densamma överallt. Jag skulle säga, med ganska högt självförtroende, att utbrotten inträffade inom 50, 000 år, och kanske 30, 000 år, av påverkan, vilket betyder att de var synkrona inom felmarginalen, sa Paul Renne, en professor-in-residence i jord- och planetvetenskap vid UC Berkeley, chef för Berkeley Geochronology Center och senior författare till studien, som kommer att visas online den 21 februari. "Det är en viktig validering av hypotesen att nedslaget förnyade lavaflöden."

De nya datumen bekräftar också tidigare uppskattningar om att lavaflödena fortsatte i ungefär en miljon år, men innehåller en överraskning:tre fjärdedelar av lavan bröt ut efter nedslaget. Tidigare studier antydde att cirka 80 procent av lavan bröt ut före nedslaget.

Om det mesta av Deccan Traps-lavan hade brutit ut före nedslaget, då kunde gaser som släpptes ut under utbrotten ha varit orsaken till den globala uppvärmningen under de senaste 400, 000 år av kritaperioden, då temperaturen ökade, i genomsnitt, cirka 8 grader Celsius (14,4 grader Fahrenheit). Under denna period av uppvärmning, arter skulle ha utvecklats anpassade till växthusförhållanden, bara för att konfronteras med global kylning från dammet eller av klimatkylande gaser som orsakas av antingen påverkan eller vulkanerna.

Kylan skulle ha varit en chock från vilken de flesta varelser aldrig skulle ha återhämtat sig, försvinner helt från fossilregistret:bokstavligen, en massutrotning.

Men om det mesta av Deccan Traps-lavan dök upp efter nedslaget, detta scenario behöver tänkas om.

"Detta förändrar vårt perspektiv på rollen som Deccan Traps i K-Pg-utrotningen, " sa förstaförfattaren Courtney Sprain, en tidigare doktorand vid UC Berkeley som nu är postdoc vid University of Liverpool i Storbritannien. "Antingen spelade Deccan-utbrotten ingen roll - vilket vi tror osannolikt - eller så bröts det ut en hel del klimatmodifierande gaser under utbrottens lägsta volympuls."

Hypotesen att klimatförändrande vulkaniska gaser läcker ut ur underjordiska magmakammare ofta, och inte bara under utbrott, stöds av bevis från dagens vulkaner, t.ex. berget Etna i Italien och Popocatepetl i Mexiko, sa forskarna. Magmastuvning under ytan är känd för att överföra gaser till atmosfären, även utan utbrott.

"Vi föreslår att det är mycket troligt att många av de gaser som kommer från magmasystem föregår utbrott; de korrelerar inte nödvändigtvis med utbrott, " sa Renne. I fallet med K-Pg-utrotningen, symptomen på betydande klimatförändringar inträffade före toppen av vulkanutbrotten.

Översvämningsbasalter

Renne, Sprain och deras kollegor använder en exakt dejtingmetod, argon-argon dejting, för att avgöra när nedslaget inträffade och när Deccan-fällorna bröt ut för att klargöra sekvensen av katastrofer i slutet av kritaperioden och början av tertiärperioden - K-Pg-gränsen, tidigare kallad K-T-gränsen.

Under 2013, med stenar från Montana, de fick det mest exakta datumet hittills för effekten, och 2018, de uppdaterade det till 66, 052, 000 år sedan, ge eller ta 8, 000 år. Sedan, under 2015, de fastställde från en handfull prover i Indien att, på minst en plats, toppen av Deccan Traps-utbrotten inträffade inom cirka 50, 000 år av det datumet, som betyder, i geologisk tid, att incidenterna i princip var samtidiga.

Nu, med tre gånger fler stenprover från områden som täcker mer av Deccan-fällorna, forskarna har fastställt att tidpunkten för topputbrotten var densamma över stora delar av den indiska kontinenten. Detta stöder gruppens hypotes att asteroidnedslaget utlöste superjordbävningar som orsakade en kraftig vulkanism i Indien, som ligger nästan mittemot nedslagsplatsen, Chicxulub-kratern i Karibiska havet.

Sprain och Renne hävdar att de sammanträffande katastroferna sannolikt gav ett till två slag till livet på jorden, men detaljerna är oklara. Vulkanutbrott producerar massor av gaser, men några, som koldioxid och metan, värm planeten, medan andra, som svavel aerosoler, kyler. Själva nedslaget skulle ha skickat in damm i atmosfären som blockerade solljus och kylde jorden, även om ingen vet hur länge.

"Både påverkan och Deccan-vulkanismen kan ge liknande miljöeffekter, men dessa sker på mycket olika tidsskalor, " sa Sprain. "Därför, för att förstå hur varje agent bidrog till utrotningshändelsen, att bedöma timing är nyckeln."

Vilka gaser i Deccan-fällorna som släpps ut när är en fråga som är svår att svara på, eftersom det inte pågår några översvämningsbasaltutbrott idag, trots många i jordens historia. Den senaste, nära Columbia River i Pacific Northwest, minskade för 15 miljoner år sedan efter 400, 000 år av utbrott.

Bristen på information om översvämningsbasalter är en anledning till att Renne och Sprain är intresserade av Deccan-fällorna, som fortfarande är tillräckligt unga för att innehålla information om sekvensen, effekter och omfattning av utbrotten, och kanske orsaken.

"Det får oss att undra om vi kan se någon extern tvingande mekanism, som effekten för Deccan Traps, för andra översvämningsbasalter som leder upp till stora toppar i utbrott, som Columbia River-basalterna eller Sibiriska fällorna, "Kan en större jordbävning i närliggande subduktionszoner eller ackumulering av tryck på grund av stigande magma släppa lös dessa stora episoder i översvämningsbasalter?", sa Renne.

Sprain noterade att, i samma nummer av Vetenskap , en forskargrupp vid Princeton University kommer också att publicera nya datum relaterade till Deccan Traps, av vilka några skiljer sig från Berkeleygruppens. Medan Berkeley-gruppen daterade mineralplagioklasen från de faktiska lavaflödena, Princeton-gruppen daterade zirkoner i sedimentet som avsattes mellan flödena. Eftersom det är oklart var zirkonerna kom ifrån, dock, dessa datum ger bara en maximal ålder för lavan, Hon sa.