Международная команда ученых проанализировала горные породы Центрально-Атлантической магматической провинции — крупнейшей по площади области изверженных пород в мире, появившейся во время массовых извержений вулканов около 200 миллионов лет назад. Авторы обнаружили, что извержения произошли примерно в одно время со смещением магнитного полюса Земли. В то время в атмосфере было много сульфатов, которые на время закрывали солнечный свет и приводили к вулканическим зимам.
Вероятно, именно из-за них исчезло около 75% всех видов. Небольшие тогда динозавры смогли выжить, укрывшись под землей, и затем стали доминирующим видом на изрядно опустевшей планете. Исследование опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
201,6 миллионов лет назад произошло одно из пяти крупнейших массовых вымираний на Земле. Тогда исчезло около 50% всех видов. То вымирание совпало с массовыми извержениями вулканов, которые раскололи Пангею — гигантский континент, занимавший почти всю сушу планеты. За 600 тысяч лет миллионы кубических километров лавы разделили Пангею на два континента — Гондвану и Лавразию. Вымирание ознаменовало конец триасового периода (230–195 миллионов лет назад) и начало юрского периода (200–145 миллионов лет назад) — время доминирования динозавров.
Ученые уже долгое время обсуждают точные причины и механизмы вымирания в конце триасового периода. Наиболее очевидная точка зрения заключается в том, что в результате извержений, накопившихся за многие тысячелетия, увеличилась концентрация углекислого газа в атмосфере. Он способствовал окислению и повышению температуры океана до уровня, непригодного для жизни многих существ.
Еще в 2013 году международная команда исследователей решила проверить эту гипотезу. Они сосредоточились на Центрально-Атлантической магматической провинции (ЦАМП) — крупнейшей по площади области изверженных пород в мире. Она образовалась в конце триаса еще до разделения Пангеи. Тогда ученые обнаружили, что вулканизм начался примерно 201 564 000 лет назад, и для образования массивных отложений провинции потребовалось много тысячелетий.
Магнитный полюс Земли смещен относительно неизменной оси вращения планеты и, вдобавок, каждый год меняет свое положение на несколько десятых градуса. Из-за этой особенности магнитные частицы в лавах, появившиеся с разницей в несколько десятилетий, будут «смотреть» в одном направлении, а те, что появились тысячи лет спустя, будут направлены на 20-30 градусов в другую сторону. Ученые решили использовать это явление, чтобы реконструировать события триасового вымирания. Геологи сравнили данные об отложениях ЦАМП в горах Марокко, вдоль залива Фанди в Канаде и бассейна Ньюарк в США.
Исследователи выявили пять последовательных извержений в ЦАМП, растянувшихся на 40 тысяч лет. Одинаковое направление частиц позволило сделать вывод, что извержения начались меньше чем за 100 лет до того, как начали проявляться изменения магнитного полюса.
Команда предположила, что интенсивные извержения способствовали выделению огромного количества сульфатов в атмосферу. Солнечный свет стал хуже проходить через облака, что привело к резкому снижению температуры. В отличие от углекислого газа, который накапливается веками, вулканические сульфаты распадаются в течение нескольких лет, поэтому периоды похолодания длились недолго. Однако скорость и масштабы извержений сделали вулканические зимы разрушительными для животных.
В отложениях, расположенных чуть ниже уровня ЦАМП, исследователи нашли окаменелости триасового периода — крупных родственников крокодилов, древесных ящериц, плоскоголовых амфибий и множество тропических растений. Они исчезли во время частых вулканических извержений. В то же время динозавры существовали за десятки миллионов лет до вымирания. Они выжили за счет маленьких размеров, стали процветать и увеличились в размере наряду с черепахами и некоторыми ящерицами. Возможно, первоначально небольшой размер позволил этим животным выживать в норах во время похолоданий.
«Масштаб воздействия на окружающую среду зависит от того, насколько концентрированными были события. Небольшие события, происходящие на протяжении [десятков тысяч лет], оказывают гораздо меньшее воздействие, чем тот же самый общий объем вулканизма, сконцентрированный менее чем за столетие. Главный вывод заключается в том, что лавы в ЦАМП представляют собой чрезвычайно концентрированные события», — рассказал Пол Олсен, соавтор исследования из Колумбийского университета, США.
