Dinosaurussen bloeiden op na de ijstijd, niet door vuur, volgens nieuw onderzoek naar oude vulkanisme

Deposits in Marokko geassocieerd met de Trias-Jura massa-extinctie, 201,6 miljoen jaar geleden. Rode sedimenten op veel locaties over de wereld bevatten fossielen uit het Trias-tijdperk. De witte band bovenop deze sedimenten toont aan waar de afzettingen zijn veranderd door enorme vulkanische activiteit, zoals blijkt uit de grijze/zwart basaltlagen die de assemblage dekken.

201,6 miljoen jaar geleden vond een van de vijf grootste massa-extincties op aarde plaats, waarbij drie vierde van alle levende soorten plotseling verdween. Deze uitroeiing viel samen met enorme vulkaanuitbarstingen die Pangaea, een gigantisch continent dat bijna al het land op aarde omvatte, uit elkaar scheurden. Miljoenen kubieke mijlen aan lava werden over ongeveer 600.000 jaar uitgestoten, waardoor de huidige continenten Amerika, Europa en Noord-Afrika ontstonden.

Dit markeerde het einde van de Trias-periode en het begin van de Jura-periode, de tijd waarin dinosaurussen opkwamen om de plaats in te nemen van Trias-wezens en de planeet te domineren.

De exacte mechanismen van de End Triassic Extinction zijn lange tijd onderwerp van debat geweest, maar het meest vooraanstaande argument is dat kooldioxide, dat door de uitbarstingen vrijkwam, zich over vele millennia ophoopte, waardoor de temperaturen tot onhoudbare niveaus stegen voor veel levende wezens, en de oceanen verzurden.

Echter, een nieuwe studie stelt het tegenovergestelde: kou, en niet warmte, was de belangrijkste schuldige. De studie presenteert bewijs dat de eerste uitbarstingen van lava die het Trias beëindigden, enorme gebeurtenissen waren die elke keer minder dan een eeuw duurden. De studie werd gepubliceerd in het tijdschrift Proceedings of the National Academy of Sciences.

In deze verkorte tijdsperiode werden zonlicht-reflecterende sulfaatdeeltjes de atmosfeer in gespuwd, waardoor de planeet afkoelde en veel van zijn bewoners bevroor. De geleidelijk stijgende temperaturen in een omgeving die al heet was—atmosferisch kooldioxide in het late Trias was al drie keer het huidige niveau—kunnen later de klus hebben geklaard, maar het waren de vulkanische winters die de meeste schade aanrichtten, zeggen de onderzoekers.

“Kooldioxide en sulfaten werken niet alleen op tegenovergestelde manieren, maar ook in tegenovergestelde tijdframes,” zei hoofdauteur Dennis Kent van de Lamont-Doherty Earth Observatory van de Columbia Climate School. “Het duurt lang voordat kooldioxide zich ophoopt en dingen opwarmt, maar het effect van sulfaten is vrijwel onmiddellijk. Dit brengt ons in het domein van wat mensen kunnen begrijpen. Deze gebeurtenissen vonden plaats in de levensduur van een individu.”

De Trias-Jura-extinctie is lange tijd gedacht verbonden te zijn met de uitbarsting van de zogenaamde Central Atlantic Magmatic Province, of CAMP. In een baanbrekende studie uit 2013 gaven Kent en zijn collega’s misschien wel de meest definitieve link. Kent, die paleomagnetisme bestudeert, identificeerde een consistente polariteit omkering in sedimenten net onder de eerste CAMP-uitbarstingen, wat aantoonde dat ze allemaal tegelijkertijd plaatsvonden over nu wijdverspreide delen van de wereld.

Collega’s gebruikten radioactieve isotopen om de start van de vulkanische activiteit te dateren op 201.564.000 jaar geleden, met een marge van enkele tienduizenden jaren. Wetenschappers konden niet zeggen hoe groot de eerste uitbarstingen waren, maar velen gingen ervan uit dat de enorme CAMP-afzettingen veel millennia nodig hadden om zich op te bouwen.

In de nieuwe studie correleerden Kent en zijn collega’s gegevens van CAMP-afzettingen in de bergen van Marokko, langs de Bay of Fundy in Nova Scotia, en het Newark Basin in New Jersey. Hun belangrijkste bewijs: de uitlijningen van magnetische deeltjes in de rotsen die de vroegere verschuiving van de magnetische noordpool op het moment van de uitbarstingen registreerden.

Door een complexe reeks processen is deze pool verschoven ten opzichte van de onveranderlijke rotatie-as van de planeet—werkelijke noorden—en bovendien verandert deze jaarlijks van positie met een paar tienden van een graad. (De reden waarom kompassen niet precies naar het noorden wijzen.)

Door dit fenomeen wijzen magnetische deeltjes in lava die binnen een paar decennia van elkaar zijn afgezet allemaal in dezelfde richting, terwijl deeltjes die duizenden jaren later zijn afgezet, 20 of 30 graden in een andere richting wijzen.

Wat de onderzoekers vonden, waren vijf opeenvolgende initiële CAMP-lava pulsen verspreid over ongeveer 40.000 jaar—elk met de magnetische deeltjes uitgelijnd in één richting, wat aangeeft dat de lava-puls in minder dan 100 jaar was ontstaan, voordat de verschuiving van de magnetische pool zich kon manifesteren.

Ze stellen dat deze enorme uitbarstingen zoveel sulfaten zo snel vrijlieten dat de zon grotendeels werd geblokkeerd, wat leidde tot een sterke daling van de temperaturen. In tegenstelling tot kooldioxide, dat eeuwenlang blijft hangen, neigen vulkanische sulfaat-aerosolen ernaar om binnen enkele jaren uit de atmosfeer te neerslaan, zodat de resulterende koudeperiodes niet lang aanhouden. Maar door de snelheid en omvang van de uitbarstingen waren deze vulkanische winters verwoestend.

De onderzoekers vergeleken de CAMP-reeks met sulfaten van de uitbarsting van de Laki-vulkaan in IJsland in 1783, die leidde tot wijdverspreide oogstverliezen; alleen de initiële CAMP-pulsen waren honderden keren groter, zeggen ze.

In sedimenten net onder de CAMP-lagen liggen fossielen uit het Trias-tijdperk: grote terrestrische en semi-aquatische verwanten van krokodillen, vreemde boomhagedissen, gigantische, platkop amphibieën, en vele tropische planten. Daarna verdwijnen ze met de CAMP-uitbarstingen.

Kleine, gevederde dinosaurussen waren al tientallen miljoenen jaren eerder aanwezig en overleefden, om uiteindelijk te gedijen en veel groter te worden, samen met schildpadden, echte hagedissen, en zoogdieren, mogelijk omdat ze klein waren en in holen konden overleven.

“De omvang van de milieu-effecten hangt af van hoe geconcentreerd de gebeurtenissen zijn,” zei mede-auteur Paul Olsen, een paleontoloog bij Lamont-Doherty. “Kleine gebeurtenissen verspreid over [tienduizenden jaren] produceren veel minder effect dan hetzelfde totale volume aan vulkanisme geconcentreerd in minder dan een eeuw. De overkoepelende implicatie is dat de CAMP-lavas buitengewoon geconcentreerde gebeurtenissen vertegenwoordigen.”