De laatste lente van de dino's: studie bepaalt precieze tijdstip inslag moordende asteroïde

Het is al tientallen jaren geweten dat de rampzalige Chicxulub-asteroïde 66 miljoen jaar geleden ingeslagen is op het schiereiland Yucatan in wat nu Mexico is.  

Die inslag vond plaats tijdens de overgang van het geologische tijdperk het Krijt naar het Paleogeen en de grens tussen die twee tijdperken, de Krijt-Paleogeengrens, is in gesteenten te vinden als een dunne afzettingslaag die enorm rijk is aan het zeldzame element iridium. Dat is afkomstig van de asteroïde die door de inslag verdampt is en zo het iridium verspreid heeft. 

De inslag maakte een einde aan de niet-aviaire dinosaurussen en leidde tot de op twee na ergste uitstervingsgolf op aarde, waarin zo'n 75 procent van alle soorten uitstierven. In welke tijd van het jaar die rampzalige gebeurtenis plaatsgevonden heeft, was echter niet duidelijk.

De nieuwe studie die nu gepubliceerd is, is het resultaat van een langdurig onderzoek dat begonnen is in 2014. Daarbij werd een combinatie van traditionele en geavanceerde technieken gebruikt om aanwijzingen samen te brengen die het mogelijk maakten het seizoen te identificeren waarin de inslag had plaatsgevonden. 

Het onderzoek spitste zich toe op de Tanis-site in de Amerikanse staat North Dakota, een onderdeel van de grote Hell Creek Formation. 

Die onderzoeksplaats is een van de meest gedetailleerde sites uit de periode van de Krijt-Paleogeengrens ter wereld. Ze werd eerder bestudeerd door een internationaal team waar ook onze landgenoot Johan Vellekoop van de KU Leuven en de VUB deel van uitmaakte. Het team stond onder leiding van Robert DePalma van de Florida Atlantic University (FAU) en de University of Manchester, die ook senior auteur is van de nieuwe studie. 

Het onderzoek van de Tanis-site leverde belangrijke nieuwe gegevens op die een beter inzicht gaven in de uitstervingsgolf tijdens de Krijt-Paleogeen-overgang. 

"Deze unieke site in North Dakota heeft een schat aan nieuwe en opwindende informatie opgeleverd. Veldgegevens die we verzameld hebben op de site, boden ons, na hard werk dat nodig was om de gegevens te analyseren, een nieuw, ongelooflijk gedetailleerd inzicht niet alleen in wat er zich heeft afgespeeld tijdens de Krijt-Paleogeenovergang, maar ook in wanneer het precies gebeurd is", zei doctor Anton Oleinik van FAU, de tweede auteur van de nieuwe studie. 

"Het is niets minder dan verbazingwekkend hoe verschillende lijnen van onafhankelijke aanwijzingen zo duidelijk suggereerden welke tijd van het jaar het 66 miljoen jaar geleden was toen de asteroïde insloeg op de planeet", zei Oleinik.

Aan de hand van radiometrische datering, stratigrafie, fossiel pollen, indexfossielen en een overdekkende laag klei rijk aan iridium, kon het onderzoeksteam in de eerdere studie onder leiding van DePalma in 2019 vaststellen dat de Tanis-site precies dateerde uit de periode van de inslag op het einde van het Krijt-tijdperk. 

Dezelfde studie legde vast dat een enorme golf van water, veroorzaakt door de inslag, de oorzaak was van het feit dat een snel afgezette laag sediment de gebeurtenis in de tijd bevroren heeft en zo het enige 'massagraf', de enige bekende massale verzameling van door de inslag gestorven gewervelden, uit de tijd van de Krijt-Paleogeengrens bewaard heeft.

De dicht ineengepakte verstrengeling van planten, dieren, bomen en ejecta van de asteroïde biedt een unieke gelegenheid om de kleine details te achterhalen van de gebeurtenis, welke levende wezens eraan gestorven zijn en het milieu waarin ze geleefd hebben. 

Tot de dieren die gestorven en bewaard gebleven zijn, behoren zowel landdieren als vissen en zelfs ook insecten. 

De unieke structuur en het patroon van de groeilijnen in fossiele visgraten van de site, enigszins gelijkend op een streepjescode, toonden aan dat al de onderzochte vissen gestorven waren tijdens hun groeifase in de lente-zomer. Een hightech isotopische analyse van de groeilijnen bood een onafhankelijke bevestiging hiervan en toonde een jaarlijkse schommeling die eveneens stopte tijdens de groei in de lente en de zomer. 

De onderzoekers vonden nog meer steun voor hun bevindingen in verschillende bijkomende reeksen van aanwijzingen. 

Zo onderzochten ze jonge fossiele vissen uit de vindplaats. Ze vergeleken de grootte van de jongste visjes met de moderne groeisnelheid van vissen en dat maakte het mogelijk te voorspellen hoe lang na het uitkomen de visjes bedolven waren. Dat vergeleken de onderzoekers dan weer met bekende hedendaagse paaiseizoenen en dat liet hen toe af te leiden welke seizoensperiode vertegenwoordigd was in de fossielen van Tanis. Het antwoord was van de lente tot de zomer, net zoals bleek uit de graten. 

Ook werden in heel fijne afzettingen op de site de samengedrukte lichamen gevonden van volwassen eendagsvliegen. Die verschijnen massaal gedurende een zeer korte periode op het einde van de lente en in de zomer, van april tot juli.

Volwassen exemplaren leven slechts enkele uren tot dagen, voor ze in grote groepen sterven. De aanwezigheid van de volwassen eendagsvliegen in Tanis wijst er dan ook op dat ze bedolven werden in een korte periode op het einde van de lente of in de zomer, na het uitkomen en voor hun tere lichaampjes volledig gedesintegreerd waren na hun natuurlijke dood. 

"De tijd van het jaar speelt een belangrijke rol in veel biologische functies zoals de voortplanting, voedselstrategieën, interacties tussen parasieten en gastheren en winterslaap", zei DePalma. "Het is dan ook geen verrassing dat de tijd van het jaar een grote rol kan spelen in hoe erg een wereldwijd gevaar het leven beïnvloedt. De timing van de Chicxulub-inslag was daardoor een belangrijke factor in het verhaal van de uitstervingsgolf op het einde van het Krijt, maar tot nog toe wisten we niet hoe het juist zat."

Volgens de onderzoekers zouden de eerste rampzalige effecten van de inslag sterker ingewerkt hebben op levende wezens in het noordelijk halfrond die in de lente en de zomer, een periode van groei en voortplanting voor veel planten en dieren, extra kwetsbaarheden vertoonden. 

Het massaal sterven van jongen zou bijzonder rampzalig geweest zijn voor soorten die pas na vele jaren geslachtsrijp werden of zich enkel voortplantten onder ideale omstandigheden. 

Het snelle intreden van effecten van de inslag, zoals de vervuiling van de atmosfeer, het blokkeren van het zonlicht en snelle veranderingen in de temperatuur, zou harder aangekomen zijn in sterk seizoensgevoelige ecosystemen. 

Volgens de onderzoekers is het dan ook aannemelijk dat dit fenomeen een asymmetrisch patroon van uitstervingen in de hand zal gewerkt hebben tussen het noordelijk en het zuidelijk halfrond, waarbij het noordelijk halfrond zwaarder getroffen werd. 

"Het mooie aan elke belangrijke ontdekking zoals deze is dat ze een kans biedt om iets terug te geven aan de wetenschappelijke gemeenschap en de wereld", zei DePalma. "Ze beantwoordt niet alleen belangrijke vragen, maar zet ook nieuwe geesten aan om verder te reiken en iets te bereiken."

"Het fossielenbestand is een sleutel tot het begrijpen van de reactie van levende wezens op wereldwijde bedreigingen, en zonder dat begrip zouden we slecht uitgerust zijn om een juist antwoord te vinden of gepast te reageren op moderne gebeurtenissen", zo zei hij. "Dat het fossielenbestand ook nu nuttig is, wordt onderstreept door het feit dat we momenteel op de drempel van een nieuwe episode van wereldwijde biotische stress lijken te staan."  

"Een van de fantastische eigenschappen van wetenschap is dat ze ons toelaat te kijken naar op het eerste gezicht welbekende feiten en gebeurtenissen vanuit verschillende gezichtspunten en met een verschillende precisie, en zo onze kennis en ons begrip van de natuurlijke wereld vergroot. Het bewijst ook dat geologie en paleontologie nog steeds wetenschappen zijn van ontdekkingen, zelfs in de 21e eeuw", zei Oleinik.

Het onderzoek van de Tanis-site is nog lang niet afgerond en een aantal geplande projecten hopen meer te weten te komen over dit interessante en betekenisvolle stukje 'bevroren tijd'. Verschillende onderzoekers van instellingen die niet betrokken waren bij de huidige studie, onderzoeken de site en het ziet er naar uit dat dit nog wel een tijd zal doorgaan. 

De studie van de Amerikaanse en Britse onderzoekers is gepubliceerd in Scientific Reports van Nature. Dit artikel is gebaseerd op een persbericht van de Florida Atlantic University en de studie.