Dino-drabende asteroide kunne have presset Jorden ud i 2 års mørke

Enorme mængder sod, sprang op i luften fra globale naturbrande efter en massiv asteroideangreb for 66 millioner år siden, ville have styrtet jorden i mørket i næsten to år, ny forskning finder. Dette ville have lukket fotosyntesen, drastisk afkølet planeten, og bidrog til masseudryddelsen, der markerede afslutningen på dinosaurernes alder.

Disse nye detaljer om, hvordan klimaet kunne have ændret sig dramatisk efter virkningen af ​​en 10 kilometer bred asteroide, vil blive offentliggjort 21. august i Procedurer fra National Academy of Sciences . Studiet, ledet af National Center for Atmospheric Research (NCAR) med støtte fra NASA og University of Colorado Boulder, brugte en computermodel i verdensklasse til at tegne et rigt billede af, hvordan Jordens forhold kunne have set ud i slutningen af ​​Kridttiden, oplysninger, som paleobiologer muligvis kan bruge til bedre at forstå, hvorfor nogle arter døde, især i havene, mens andre overlevede.

Forskere vurderer, at mere end tre fjerdedele af alle arter på Jorden, herunder alle ikke-aviære dinosaurer, forsvandt ved grænsen af ​​Krid-Paleogene perioder, en hændelse kendt som K-Pg-udryddelsen. Beviser viser, at udryddelsen skete på samme tid, som en stor asteroide ramte Jorden på det, der nu er Yucatán -halvøen. Kollisionen ville have udløst jordskælv, tsunamier, og endda vulkanudbrud.

Forskere beregner også, at påvirkningskraften ville have affyret fordampet sten højt over Jordens overflade, hvor det ville have kondenseret til små partikler kendt som kugler. Da kuglerne faldt tilbage til jorden, de ville have været opvarmet af friktion til temperaturer, der var høje nok til at udløse globale brande og grille jordens overflade. Et tyndt lag kugler kan findes på verdensplan i den geologiske optegnelse.

"Udryddelsen af ​​mange af de store dyr på land kunne have været forårsaget af konsekvenserne umiddelbart efter, men dyr, der levede i havene eller dem, der kunne grave sig under jorden eller glide under vandet midlertidigt, kunne have overlevet, "sagde NCAR -videnskabsmanden Charles Bardeen, der ledede undersøgelsen. "Vores undersøgelse samler historien op efter de første virkninger-efter jordskælvene og tsunamierne og broiling. Vi ville se på de langsigtede konsekvenser af mængden af ​​sod, vi tror blev skabt, og hvad disse konsekvenser kunne have betydet for dyr, der var tilbage. "

Andre medforfattere af undersøgelsen er Rolando Garcia og Andrew Conley, begge NCAR -forskere, og Owen "Brian" Toon, en forsker ved University of Colorado Boulder.

En verden uden fotosyntese

I tidligere undersøgelser, forskere har estimeret mængden af ​​sod, der kan være blevet produceret af globale naturbrande ved at måle sodaflejringer, der stadig er bevaret i den geologiske rekord. Til det nye studie, Bardeen og hans kolleger brugte den NCAR-baserede Community Earth System Model (CESM) til at simulere sodens effekt på det globale klima fremover. De brugte de seneste skøn over mængden af ​​fint sod, der findes i det lag af sten, der er tilbage efter påvirkningen (15, 000 millioner tons), såvel som større og mindre beløb, at kvantificere klimaets følsomhed over for mere eller mindre omfattende brande.

I simuleringerne sod opvarmet af solen blev hevet højere og højere op i atmosfæren, til sidst dannede en global barriere, der blokerede langt størstedelen af ​​sollyset fra at nå Jordens overflade. "Først ville det have været omtrent lige så mørkt som en måneskinnet nat, "Sagde Toon.

Mens himlen gradvist ville blive lysere, fotosyntese ville have været umulig i mere end halvandet år, ifølge simuleringerne. Fordi mange af planterne på land allerede ville have været forbrændt i brandene, mørket ville sandsynligvis have haft sin største indvirkning på planteplankton, som understøtter havets fødekæde. Tabet af disse små organismer ville have haft en krusningseffekt gennem havet, til sidst ødelæggende mange arter af marine liv.

Forskergruppen fandt også ud af, at fotosyntesen midlertidigt ville have været blokeret, selv ved meget lavere niveauer af sod. For eksempel, i en simulering med kun 5, 000 millioner tons sod - omkring en tredjedel af det bedste estimat fra målinger - ville fotosyntese stadig have været umuligt i et helt år.

I simuleringerne tabet af sollys forårsagede et kraftigt fald i gennemsnitstemperaturerne på Jordens overflade, med et fald på 50 grader Fahrenheit (28 grader Celsius) over land og 20 grader Fahrenheit (11 grader Celsius) over oceanerne.

Mens Jordens overflade afkøles i undersøgelsesscenarierne, atmosfæren højere oppe i stratosfæren blev faktisk meget varmere, da sodet absorberede lys fra solen. De varmere temperaturer forårsagede ødelæggelse af ozon og gjorde det muligt at lagre store mængder vanddamp i den øvre atmosfære. Vanddampen reagerede derefter kemisk i stratosfæren for at producere brintforbindelser, der førte til yderligere ødelæggelse af ozon. Det resulterende ozontab ville have tilladt skadelige doser af ultraviolet lys at nå Jordens overflade, efter at soden var ryddet.

Det store vandreservoir i den øvre atmosfære, der blev dannet i simuleringerne, bevirkede også, at laget af sollysblokerende sod pludselig blev fjernet efter at have hængt i årevis, et fund, der overraskede forskergruppen. Da soden begyndte at slå sig ned fra stratosfæren, luften begyndte at køle af. Denne afkøling, på tur, forårsagede vanddamp til at kondensere til ispartikler, som skyllede endnu mere sod ud af atmosfæren. Som et resultat af denne tilbagekoblingssløjfe - afkøling, der forårsagede nedbør, der forårsagede mere afkøling - forsvandt det tyndende sodlag på få måneder.

Udfordrer modellen

Mens forskerne mener, at den nye undersøgelse giver et robust billede af, hvordan store indsprøjtninger af sod i atmosfæren kan påvirke klimaet, de advarer også om, at undersøgelsen har begrænsninger.

For eksempel, simuleringerne blev kørt i en model af nutidens jord, ikke en model, der repræsenterer, hvordan Jorden så ud i kridttiden, da kontinenterne var på lidt forskellige steder. Atmosfæren for 66 millioner år siden indeholdt også noget forskellige koncentrationer af gasser, herunder højere niveauer af kuldioxid.

Derudover simuleringerne forsøgte ikke at redegøre for vulkanudbrud eller svovl frigivet fra jordskorpen på stedet for asteroiden, hvilket ville have resulteret i en stigning i lysreflekterende sulfat-aerosoler i atmosfæren.

Undersøgelsen udfordrede også grænserne for computermodellens atmosfæriske komponent, kendt som Whole Atmosphere Community Climate Model (WACCM).

"En asteroide -kollision er en meget stor forstyrrelse - ikke noget, man normalt ville se, når man modellerede fremtidige klimascenarier, "Sagde Bardeen." Så modellen var ikke designet til at håndtere dette og, da vi gik, vi var nødt til at justere modellen, så den kunne klare nogle af begivenhedens påvirkninger, såsom opvarmning af stratosfæren med over 200 grader celsius. "

Disse forbedringer af WACCM kan være nyttige til andre typer undersøgelser, herunder modellering af et "atomvinter" -scenario. Ligesom globale brande for millioner af år siden, eksplosionen af ​​atomvåben kan også injicere store mængder sod i atmosfæren, hvilket kan føre til en midlertidig global afkøling.

"Mængden af ​​sod, der blev skabt af atomkrig, ville være meget mindre, end vi så under K-Pg-udryddelsen, "Sagde Bardeen." Men soden ville stadig ændre klimaet på lignende måder, afkøling af overfladen og opvarmning af den øvre atmosfære, med potentielt ødelæggende virkninger. "