Удар астероида Чиксулуб, уничтоживший динозавров, вероятно, привел к выбросу в атмосферу гораздо большего количества изменяющего климат сернистого газа, чем первоначально предполагалось, согласно новому исследованию.
Новое исследование дает более точную оценку того, сколько серы и углекислого газа было выброшено в атмосферу Земли из испарившихся горных пород сразу после события в Чиксулубе. По оценкам авторов исследования, в воздух могло попасть более чем в три раза больше серы по сравнению с тем, что предполагали предыдущие модели, подразумевая, что последующий период прохладной погоды мог быть холоднее, чем считалось ранее.
Новое исследование подтверждает гипотезу о том, что столкновение сыграло значительную роль в вымирании мелового и палеогенового периодов, которое уничтожило почти три четверти видов растений и животных на Земле, по словам Джоанны Морган, геофизика из Имперского колледжа. Лондон в Соединенном Королевстве и соавтор нового исследования, опубликованного в Geophysical Research Letters, журнале Американского геофизического союза.
«Многие климатические модели в настоящее время не могут отразить все последствия удара Чиксулуб из-за неопределенности в том, сколько газа было первоначально выпущено», - сказал Морган. «Мы хотели вернуться к этому знаменательному событию и усовершенствовать нашу модель столкновения, чтобы лучше отразить его непосредственное воздействие на атмосферу».
Новые результаты могут в конечном итоге помочь ученым лучше понять, как климат Земли радикально изменился после столкновения с астероидом, по словам Георга Фельнера, климатолога из Потсдамского института исследований воздействия климата в Потсдаме, Германия, который не был связаны с новым исследованием. По его словам, исследование может помочь по-новому взглянуть на то, как климат и экосистема Земли могут значительно измениться из-за столкновений.
«Основной вывод исследования заключается в том, что они получают большее количество серы и меньшее количество выбрасываемого углекислого газа, чем в других исследованиях», - сказал он. «Эти улучшенные оценки имеют большое значение для кульминационных последствий удара, которые могли быть даже более драматичными, чем то, что было обнаружено предыдущими исследованиями».
Титаническое столкновение
Столкновение Чиксулуб произошло 66 миллионов лет назад, когда астероид шириной примерно 12 километров (7 миль) врезался в Землю. Столкновение произошло недалеко от нынешнего полуострова Юкатан в Мексиканском заливе. Астероид часто называют потенциальной причиной мелово-палеогенового вымирания, массового вымирания, которое уничтожило до 75 процентов всех видов растений и животных, включая динозавров.
Столкновение с астероидом имело глобальные последствия, поскольку выбросило в атмосферу огромное количество пыли, серы и углекислого газа. Пыль и сера сформировали облако, которое отражало солнечный свет и резко снижало температуру Земли. Основываясь на более ранних оценках количества серы и углекислого газа, выброшенных в результате удара, недавнее исследование, опубликованное в Geophysical Research Letters, показало, что средняя температура у поверхности Земли могла снизиться на целых 26 градусов по Цельсию (47 градусов по Фаренгейту), а ниже отрицательные температуры сохранялись не менее трех лет после удара.
В новом исследовании авторы использовали компьютерный код, который имитирует давление ударных волн, создаваемых ударом, для оценки количества газов, выделяемых при различных сценариях удара. Они изменили переменные, такие как угол падения и состав испарившихся пород, чтобы уменьшить неопределенность своих расчетов.
Новые результаты показывают, что в результате удара в атмосферу, вероятно, было выброшено около 325 гигатонн серы и 425 гигатонн углекислого газа, что более чем в 10 раз превышает глобальные выбросы углекислого газа человеком в 2014 году. Напротив, предыдущее исследование в Geophysical Research Letters, в котором моделировался климат Земли после столкновения, предполагало, что в результате столкновения было выброшено 100 гигатонн серы и 1400 гигатонн углекислого газа.
Улучшение модели влияния
Новые методы исследования выделяются тем, что они гарантировали, что в расчеты были включены только газы, которые выбрасывались вверх с минимальной скоростью 1 километр в секунду (2 200 миль в час). По словам Натальи Артемьевой, старшего научного сотрудника Института планетологии в Тусоне, штат Аризона, и соавтора нового исследования, газы, выбрасываемые с меньшей скоростью, не достигают достаточно большой высоты, чтобы оставаться в атмосфере и влиять на климат.
Старые модели удара не имели такой большой вычислительной мощности и были вынуждены предполагать, что весь выброшенный газ попал в атмосферу, что ограничивало их точность, сказала Артемьева..
Авторы исследования также основывали свою модель на обновленных оценках угла удара. Более раннее исследование предполагало, что астероид ударился о поверхность под углом 90 градусов, но более новое исследование показывает, что астероид ударился под углом примерно 60 градусов. По словам Моргана, использование этого измененного угла падения привело к выбросу в атмосферу большего количества серы.
Авторы исследования не моделировали, насколько холоднее стала бы Земля в результате их пересмотренных оценок того, сколько газа было выброшено. Судя по охлаждению, наблюдаемому в предыдущем исследовании, в котором предполагалось, что в результате удара было высвобождено меньшее количество серы, выброс такого количества сернистого газа, вероятно, сыграл ключевую роль в вымирании. Сернистый газ заблокировал бы значительное количество солнечного света, что, вероятно, привело бы к годам чрезвычайно холодной погоды, потенциально более холодной, чем показало предыдущее исследование. По словам Фельнера, нехватка солнечного света и изменения в циркуляции океана опустошили бы растительную жизнь Земли и морскую биосферу.
Выброс углекислого газа, вероятно, привел к некоторому долгосрочному потеплению климата, но его влияние было незначительным по сравнению с охлаждающим эффектом облака серы, сказал Фельнер..
Помимо лучшего понимания удара Чиксулуб, исследователи также могут использовать методы нового исследования для оценки количества газа, выделившегося во время других крупных ударов в истории Земли. Например, авторы подсчитали, что кратер Риса, расположенный в Баварии, Германия, образовался в результате удара, выбросившего в атмосферу 1,3 гигатонны углекислого газа. Это количество газа, вероятно, мало повлияло на климат Земли, но эту идею можно применить, чтобы помочь понять климатические последствия более крупных столкновений.