Semua orang tahu serangan asteroid menghapuskan dinosaur, bukan? Banyak bukti menunjukkan bahawa peristiwa impak Chicxulub mempunyai akibat buruk bagi dinosaur. Tetapi gambarnya sedikit lebih rumit daripada itu. Kegiatan gunung berapi yang melampau mungkin menyumbang kepada kepupusan.
Pada akhir tempoh Kapur, kira-kira 66 juta tahun yang lalu, dinosaurus pupus. Dan bukan hanya dinosaur; kira-kira 75% daripada semua tumbuh-tumbuhan dan haiwan pupus. Dinosaur burung selamat.
Pada masa yang sama, asteroid besar atau komet menghantam Semenanjung Yucatan Bumi, di Mexico sekarang. Disebut peristiwa impak Chicxulub, ia mengaburkan atmosfer dengan wap air dan debu yang tahan lama, kerana struktur dan jenis batu di lokasi benturan.
Sangat mudah untuk menyimpulkan bahawa Chicxulub menyebabkan kepupusan. Terdapat banyak bukti di luar laman web impak itu sendiri.
Pertama sekali, kepupusan itu sendiri disebut kepunahan Cretaceous-Paleogene (kepupusan K-Pg), kerana ia menandakan berakhirnya era Kapur dan permulaan zaman Paleogen. (Ia juga disebut kepupusan Cretaceous-Tertiary (kepupusan K-T.)
Rekod geologi mengandungi lapisan sedimen dari 66 juta tahun yang lalu yang disebut sempadan K-Pg. Batas K-Pg terdapat di batu laut dan darat di seluruh dunia. Ia mengandungi banyak logam iridium, yang jarang terdapat di Bumi, tetapi terdapat banyak asteroid. Kesimpulannya adalah bahawa kesan Chicxulub menyebarkan iridium ke atmosfera di seluruh dunia, dan sekarang disimpan dalam geologi Bumi, sejenis senjata merokok untuk peristiwa impak.
Tetapi terdapat bukti yang semakin meningkat bahawa letusan gunung berapi menyumbang kepada kepupusan besar-besaran 66 juta tahun yang lalu, dan bukti itu berasal dari formasi batuan yang disebut Deccan Traps. Kajian baru mengukuhkan hubungan antara Kepupusan K-Pg dan aktiviti gunung berapi yang menyebabkan Perangkap Deccan.
Perangkap Deccan adalah wilayah di India yang dikenali sebagai wilayah igneus yang besar. Ini adalah salah satu ciri gunung berapi terbesar di Bumi. Perangkap adalah beberapa lapisan lava basaltik, dan keseluruhannya setebal lebih dari 2 km (1.2 batu). Perangkap Deccan meliputi kawasan seluas 500,000 km. persegi (200,000 km persegi), walaupun pada satu masa mereka merangkumi sejauh 1.5 juta km persegi. (600,000 batu persegi.) Volume lava adalah 1 juta km padu (200,000 batu padu.)
Nama "Perangkap" berasal dari kata Swedia "trappa" yang berarti tangga. Ini merujuk kepada struktur seperti tangga di lanskap wilayah.
Terdapat lebih banyak perangkap ini daripada batu. Jumlah aktiviti gunung berapi yang diperlukan untuk membuat Perangkap Deccan akan mencemarkan atmosfera dengan gas beracun. Kini dua saintis geosains dari Princeton University telah menjalin hubungan yang lebih kuat antara Deccan Traps dan K-Pg Extinction dengan garis masa resolusi tinggi pertama untuk letusan yang mencipta Deccan Traps di India. Penyelidikan mereka muncul dalam edisi 22 Februari Sains.
Kedua-dua saintis itu adalah Blair Schoene dan Gerta Keller, kedua-duanya dari Universiti Princeton. Mereka mengetuai sebuah pasukan antarabangsa untuk kajian ini, yang berusaha mengenal pasti pelbagai lapisan Perangkap Deccan dengan lebih tepat daripada sebelumnya.
"Semua orang telah mendengar bahawa dinosaurus mati dari asteroid yang memukul Bumi," kata Schoene, seorang profesor geosains. "Apa yang tidak disedari oleh banyak orang ialah terdapat banyak kepupusan besar-besaran dalam 500 juta tahun terakhir, dan banyak di antaranya bertepatan dengan curahan gunung berapi yang besar" dari gunung berapi besar yang dikenali sebagai basal banjir atau provinsi besar.
Ini bukan kali pertama perangkap itu terlibat dalam kepupusan K-Pg. Tetapi ketepatan dalam kajian baru ini menjadikannya penting.
Usaha hingga kini pembentukan geologi disebut geokronologi. Geokronologi menggunakan sifat-sifat batuan yang wujud untuk mencari usia mereka, biasanya bergantung pada nisbah isotop dan peluruhan radioaktif untuk melakukannya.
Teknik geokronologi yang paling terkenal, biasanya disebut penanggalan karbon, menggunakan kadar kerosakan karbon-14 radioaktif untuk mencari usia fosil. Tetapi kencan karbon hanya berfungsi untuk tisu hidup yang berusia beberapa ribu tahun, menjadikannya berguna untuk arkeologi tetapi tidak untuk basalt berusia 66 juta tahun.
Untuk batuan dari sekitar masa kepupusan besar-besaran, ahli geosains mempunyai beberapa pilihan bahan radioaktif secara semula jadi. Geokronologi plumbum uranium menghasilkan usia yang sangat tepat, tetapi mineral yang mengandungi uranium jarang terjadi di basalt, batu yang membentuk aliran lava besar di Perangkap Deccan. Zirkon yang mengandungi uranium adalah kaedah lain untuk menjalin batu kuno, tetapi lebih kerap dijumpai dalam letusan letupan dari gunung berapi jenis St. St. Helens, yang mempunyai kimia yang lebih kaya dengan silika.
Dengan mempertimbangkan sekatan temu janji ini, pasukan saintis berhati-hati dalam meramalkan kejayaan. Mereka tidak pernah menjangka bahawa perjalanan pertama mereka ke Deccan Traps akan memberikan hasil yang mereka lakukan.
"Saya tidak menyangka bahawa ada di antara kita yang menjangkakan bahawa perjalanan pertama kita ke Deccan Traps akan membawa kepada jenis set data yang dapat kita hasilkan," kata Mike Eddy dari Kelas 2011, yang kini merupakan rakan penyelidikan pasca doktoral dalam bidang geosains dan pengarang bersama di Sains kertas.
Tetapi mereka bernasib baik.
Dalam beberapa hari pertama mereka di Deccan Traps, para saintis mengumpulkan sampel dari apa yang disebut basal kasar. Basalt adalah jenis batu vulkanik yang paling biasa di Bumi. Mereka mencari sampel yang mengandungi mineral uranium, kerana peluruhan radioaktif uranium adalah salah satu kaedah penanda aras geokronologi. Pada mulanya mereka tidak menjumpai, kerana batuan tersebut jarang terdapat dalam formasi seperti Deccan Traps dan lebih biasa pada abu gunung berapi.
Tetapi setelah beberapa hari, mereka menjumpai jenis batuan kaya dengan silika yang mereka cari.
"Selama minggu pertama kami di India, kami menjumpai tempat tidur abu silika tinggi di antara dua aliran basalt, dan itu menjadikan peralatan kami berputar," kata Eddy. Para penyelidik mengetahui bahawa abu vulkanik yang kaya dengan silika dapat dengan mudah mengandungi kristal zirkon kecil yang memelihara uranium radioaktif. "Terobosan yang sebenarnya datang satu atau dua hari kemudian, ketika Blair menyedari bahawa tanah fosil mungkin juga mengumpulkan abu jenis ini dalam jumlah kecil," kata Eddy.
Oleh itu pasukan mengubah fokus mereka. Sebaliknya, mereka mencari deposit abu di antara aliran basalt, mencari uranium radioaktif di dalam zirkon, yang terdapat di dalam abu. Uranium menjadikan zirkon, dan oleh itu lapisan abu, mudah dikencangkan. Dengan menjalin lapisan abu di atas dan di bawah aliran lava, mereka dapat dengan tepat membuat tarikh lava itu sendiri, dan tarikh letusan.
Pasukan itu menghabiskan tiga musim di wilayah Deccan, dan mengirim sampel dari 141 laman web kembali ke makmal di Princeton. 24 sampel menunjukkan apa yang diperlukan oleh pasukan: kristal zirkon yang mengandungi uranium. Analisis sampel menunjukkan bahawa Perangkap Deccan diciptakan oleh empat denyut letusan yang berbeza. Dan setiap denyut nadi itu dieja untuk dinosaurus, dan untuk sebahagian besar bentuk kehidupan lain di Bumi pada masa itu.
Setiap kali gunung berapi meletus, ia akan mengubah suasananya. Sebilangan besar sulfur dan karbon dioksida dimuntahkan ke atmosfera dari penyerapan jangka panjang mereka di dalam batu. Belerang mempunyai kesan penyejukan jangka pendek di atmosfera, sementara karbon dioksida mempunyai kesan pemanasan jangka panjang. Kedua-dua gabungan boleh menyebabkan perubahan iklim liar.
"Ini dapat menyebabkan perubahan iklim antara musim panas dan dingin yang membuatnya sangat sukar untuk kehidupan di Bumi," kata Schoene. Tetapi untuk mengetahui dengan lebih jelas bagaimana letusan ini dapat mempengaruhi kehidupan di Bumi, mereka harus mendapatkan waktunya dengan tepat. Kuantiti CO2 yang banyak akan memberi kesan yang sangat berbeza jika disuntik ke atmosfer dalam seratus tahun daripada jika diperlukan satu juta tahun untuk disuntik.
Dari empat denyutan letusan yang dikenal pasti oleh para saintis, dua daripadanya berlaku sebelum kepupusan besar-besaran. Yang kedua bermula hanya puluhan ribu tahun sebelum kesan Chicxulub, yang hampir sama dari segi geologi. "Dua denyutan pertama ... sesuai dengan jangka waktu di mana iklim berfluktuasi dari dingin ke panas ke sejuk lagi, dan banyak saintis berpendapat ini menunjukkan gangguan awal terhadap iklim yang mungkin telah menyumbang kepada peristiwa kepunahan massal," kata Schoene. "Data kami menunjukkan bahawa mungkin nadi kedua dapat memainkan peranan penting dalam kepunahan itu sendiri kerana ia berlaku tepat sebelum itu."
"Vulkanisme Deccan adalah penyebab kepupusan besar-besaran dinosaurus," kata Gerta Keller. "Kesan Chicxulub mungkin telah menyebabkan kematian mereka, walaupun masa dan kesan persekitaran dari kesan ini masih belum ditentukan."
Satu lagi kajian baru-baru ini yang diterbitkan dalam edisi Science yang sama menggunakan kaedah yang berbeza untuk membuat Deccan Traps dan menghasilkan tarikh yang berbeza. Kajian ini menyimpulkan bahawa tidak ada empat denyutan vulkanik yang berbeza yang dikenal pasti oleh kajian Princeton, dan lebih daripada 90% daripada volume Deccan Traps meletus dalam masa kurang dari 1 juta tahun. Ia juga menyimpulkan bahawa kira-kira 75% kejadian itu berlaku setelah kepupusan K-Pg, dan bahawa perubahan iklim pada akhir Cretaceous bertepatan dengan fasa letusan terkecil di Perangkap Deccan. Sekiranya demikian, gunung berapi Deccan Trap tidak boleh menyebabkan kepupusan.
Para saintis lain, yang menyedari sifat impak berbanding perbahasan gunung berapi yang menjadi sebahagian daripada kajian ini, lebih berhati-hati dalam kesimpulan mereka.
"Secara umum, saya rasa makalah ini penting dan menarik," kata Pincelli Hull, seorang penolong profesor geologi dan geofizik di Yale yang tidak terlibat dalam penyelidikan ini dan yang telah menentang peranan gunung berapi dalam kepupusan besar-besaran. "Makalah ini merupakan kemajuan besar dalam menentukan letusan [Deccan Traps], tetapi bagaimana hal itu berkaitan dengan waktu outgassing masih merupakan pertanyaan utama yang harus diselesaikan untuk mengetahui dengan tepat apa peran vulkanisme dan dampak yang relevan."
Jarang sekali satu kajian dalam jangka masa panjang membuat perbahasan ilmiah, dan ini tidak berbeza. Sains berkembang apabila para saintis menjadi lebih baik dalam mengukur sesuatu, dan memikirkannya. Ini tidak akan menjadi akhir perbahasan.
Mungkin diperlukan satu-dua pukulan untuk menyebabkan Kepupusan K-Pg. Dinosaur mungkin diturunkan oleh kesan Chicxulub dan dalam perjalanan kembali, kemudian dirobohkan oleh gunung berapi. Atau mungkin lebih kompleks daripada itu.
Satu kajian pada tahun 2016 menunjukkan bahawa spesies dinosaurus telah punah berjuta-juta tahun sebelum kepupusan K-Pg, dan spesies baru itu nampaknya tidak menggantikannya. Pada masa yang sama, spesies mamalia menjadi lebih bervariasi, dan mungkin lebih baik untuk menyesuaikan diri dengan perubahan yang disebabkan oleh aktiviti gunung berapi dan dampak Chicxulub. Mungkin secara evolusioner, dinosaur telah berjalan, dan kesan dan gunung berapi hanyalah titik seru.
Dan mungkin kita tidak akan tahu pasti.
Sumber:
- Siaran Akhbar: Adakah gunung berapi membunuh dinosaur? Bukti baru menunjukkan 'mungkin.
- Kertas Penyelidikan: Kekangan U-Pb pada letusan berdenyut Perangkap Deccan melintasi kepupusan massa akhir-Cretaceous
- Kertas Penyelidikan: Tempo letusan gunung berapi Deccan yang berkaitan dengan sempadan Cretaceous-Paleogene
- Kertas Penyelidikan: Dinosaur menurun puluhan juta tahun sebelum kepupusan terakhirnya
