En ny studie ledd av Yale University bekräftar en långvarig teori om historiens sista stora massutrotningshändelse och hur den påverkade jordens hav. Fynden kan också svara på frågor om hur marint liv så småningom återhämtade sig.

Forskarna säger att det är det första direkta beviset på att Krita-Paleogen-utrotningshändelsen för 66 miljoner år sedan sammanföll med en kraftig minskning av pH-nivåerna i haven-vilket indikerar en ökning av havets surhet.

Studien visas i onlineutgåvan av tidskriften Proceedings of the National Academy of Sciences .

Krita-paleogenen dör bort, även känd som K-Pg massutdöende händelse, inträffade när en meteor slog ner i jorden i slutet av krittiden. Nedslaget och dess efterverkningar dödade ungefär 75 % av djur- och växtarterna på planeten, inklusive hela grupper som icke-fågeldinosaurier och ammoniter.

"I åratal, människor föreslog att havets pH skulle ha minskat eftersom meteornedslaget träffade svavelrika stenar och orsakade att svavelsyra regnade ut, men tills nu hade ingen direkt bevis för att detta hände, "sa huvudförfattaren Michael Henehan, en före detta Yale-forskare som nu är vid GFZ German Research Center for Geosciences i Potsdam, Tyskland.

Det visade sig att allt de behövde göra var att titta på foraminifern.

Foraminifer är små plankton som växer ett kalcitskal och har ett otroligt komplett fossilregister som sträcker sig hundratals miljoner år tillbaka i tiden. Analys av den kemiska sammansättningen av foraminifera fossiler från tidigare, under, och efter K-Pg-händelsen producerade en mängd data om förändringar i den marina miljön över tid. Specifikt, mätningar av borisotoper i dessa skal gjorde det möjligt för Yale-forskarna att upptäcka förändringar i havets surhet.

Tidigare K-Pg-forskning hade visat att vissa marina förkalkningsämnen – djurarter som utvecklar skal och skelett från kalciumkarbonat – utplånades oproportionerligt mycket i massutrotningen. Den nya studien tyder på att högre havssyra (lägre pH) kan ha hindrat dessa förkalkningsämnen från att skapa sina skal. Detta var viktigt, forskare noterar, eftersom dessa förkalkningsämnen utgjorde en viktig del av det första steget i havets näringskedja, stödja resten av ekosystemet.

"Den havsförsurning vi observerar kunde lätt ha utlöst massutrotning i det marina riket, " sa seniorförfattaren Pincelli Hull, biträdande professor i geologi och geofysik vid Yale.

Under tiden, teamets borisotopanalys och modelleringstekniker kan ha förenat några konkurrerande teorier och förbryllande fakta om havets liv efter K-Pg-händelsen.

Varför, till exempel, är kolisotopsignaturer (analyserade från djuphavsprover) omedelbart efter K-Pg-asteroidnedslaget identiska i fossilt material från havsbotten och ytvattnet, när normal kolcykling i haven ska leda till olika signaturer?

En teori, "Strangelove Ocean"-teorin, hävdade att en tid efter K-Pg, havet var i princip dött och det normala kolkretsloppet stoppade precis. Problemet med "Strangelove Ocean, " enligt vissa forskare, är att många organismer på havsbotten som förlitar sig på mat som sjunker från havets yta fortsatte oskadda under K-Pg-händelsen - en osannolik händelse i ett dött hav. En annan populär teori, kallad "det levande havet, "föreslog att K-Pg dödade större planktonarter, störa kolets kretslopp genom att göra det svårare för organiskt material att sjunka till djuphavet, men tillät en del marint liv att överleva.

Den nya studien delar skillnaden. Det säger att haven hade en stor, initial förlust av arternas produktivitet – med så mycket som 50 % – följt av en övergångsperiod då det marina livet började återhämta sig.

"På ett sätt, vi förenade båda dessa "Strangelove"- och "Living Ocean"-scenarier, " sade Henehan. "Båda av dem hade delvis rätt; de hände bara i sekvens."

Den nya studien kan också ha löst en fråga om havets pH-nivåer som leder upp till K-Pg. Vissa forskare har teoretiserat att vulkanutbrott som började hundratusentals år innan K-Pg successivt hade gjort jorden mer benägen för en massutrotning. Detta bör återspeglas i en stadig nedgång i havets pH -nivåer fram till utrotningen.

"Vad vi kan visa är att det inte finns någon riktig signal om gradvis pH-minskning i havet i upptakten till K-Pg, "Sade Henehan. "Våra resultat stöder inte någon viktig roll för vulkanisk aktivitet för att förbereda världen för utrotning."

En utlöpare från studien kan vara dess förmåga att hjälpa till att förstå jordens tidiga atmosfär och klimat. Borisotoperna från foraminifer i denna studie är en utmärkt proxy för att uppskatta koldioxidnivåer i det geologiska förflutna, sa författarna.