Dopadl asteroid z konce křídy počátkem června?

…aneb Velmi odvážná hypotéza o datu konce druhohorní éry

Moderní výzkum vedený za pomoci vyspělých technologií nás v posledních letech přiblížil k vůbec nejpřesnějšímu datování geologických období, respektive jejich rozhraní. V případě přelomu druhohorní éry a kenozoika, tedy kritické doby pro budoucnost života na naší planetě v celé jeho tzv. moderní éře, jde zejména o datování katastrofické události, která vedla k vyhubení téměř veškeré světové megafauny, zejména pak neptačích dinosaurů, ptakoještěrů, velkých mořských plazů ad. V roce 2013 přišel geolog Paul Renne s novým postupem, který zpřesnil datování této nepředstavitelně dávné události na pouhých asi 22 000 let. Nyní je tzv. událost K-T kladena do doby před 66,038 milionu let (+- 11 000 let). Tato přesnost je zhruba stejná, jako kdybychom dokázali datovat vznik Marobudovy říše (Marobud byl král germánského kmene Markomanů, sídlící zřejmě na našem území v době okolo přelomu letopočtu, tedy za římských časů před dvěma tisíciletími) s přesností na několik měsíců. Jde tedy o nádhernou ukázku možností moderní vědy a zřejmě také jakýsi pomyslný limit našich současných schopností (co se radiometrického datování takto vzdálených časových období týče). Křídová perioda druhohorní éry tedy skončila asi před 66,04 milionu let a právě tehdy vyklidili pomyslnou evoluční dráhu dinosauři, aby se mohla pomalu, ale jistě, roztočit kola vývojové radiace savců a ptáků. Je sotva představitelné, že bychom mohli stanovit ještě podstatně přesnější datum, než je to, s kterým přišel Renne. A přesto se něco podobného ve vědeckém světě skutečně objevilo, a to již před 24 lety. Pokud jsou vývody oné nanejvýš zajímavé studie správné, pak sice nevíme, ve kterém roce se dopad asteroidu Chicxulub odehrál, zato bychom ale mohli zjistit, ve které části roku k němu došlo! A závěr oné studie? Mohlo to prý být počátkem června.

…

Pohled na sedimenty souvrství Hell Creek nedaleko nádrže Fort Peck (východní Montana, USA), obsahující záznam předělu druhohorní a kenozoické éry. Právě zde je stále skryto tajemství světa posledních neptačích dinosaurů. Kredit: Anky-man, Wikipedia.org

…

Pomiňme nyní velmi nepohodlný fakt, že doba jednoho roku (tedy časový úsek, za který oběhne planeta Země kolem hvězdy Slunce) byla v období pozdní křídy sice stejně dlouhá, ale počet dní se od současného lišil (jelikož se planeta otáčela o trochu rychleji kolem své osy – konkrétně o 20 minut každý den). Z toho vyplývá, že dní v roce bylo v období křídy asi 370 a počátek června tehdy nemusel odpovídat stejnému datu v roce současném. Podstatné je, jak vůbec autor studie, kterým je americký geolog Jack A. Wolfe, k tomuto výsledku v roce 1991 dospěl. Tento vědec se zaměřil na zkameněliny vodních rostlin z čeledi rdesnovitých, které dle jeho názoru na konci křídy právě při dopadu velkého asteroidu zasáhla „nukleární zima“ a padající prach či jiný drobnozrnný materiál pak uchoval rostliny přímo zamrzlé v tomto kritickém okamžiku v dějinách naší planety. Zmíněné rostlinné fosílie pocházejí z lokality Teapot Dome* ve Wyomingu, a to přímo z K-T vrstvy, obohacené siderofilním kovem iridiem. Wolfe zjistil, že velmi dobře zachované rostlinné části (listy, rhizomy apod.) se v počtu tisíců exemplářů uchovaly ve vrstvách světlého jílu. Původním ekosystémem těchto na vodě plovoucích rostlin, ekologicky podobných dnešním stulíkům (Nuphar) a lotosům (Nelumbo), byly mělké stojaté vody s hloubkou nejspíš jen do dvou metrů. Fosílie vyhynulých rodů Paranymphaea a Nelumbites se přitom obvykle jako zkameněliny nezachovávají, lokalita Teapot Dome se svými jemnozrnnými sedimenty je tedy v tomto ohledu pozoruhodná. Wolfe uvádí, že fosílie představují ještě typické křídové rostliny a liší se od svých paleocénních příbuzných. Sedimentační situace ukazuje, že zmíněné rostliny zahubila náhlá katastrofa, při které byly rhizomy (rozvětvené oddenky) vytrženy ode dna a po jisté době tlení je překryl jemný sediment, v rámci kterého pak zbytky rostlin fosilizovaly. Nefyziologické změny ve stavbě květů a kutikuly dle autora dokazují, že rostliny před fosilizací prošly fází mrznutí – setkaly se s pro ně deformující teplotou pod bodem mrazu. Vzhledem k tomu, že se dochovala také fosilizovaná semínka a květní části, lze porovnáním se současnými příbuznými těchto rostlin alespoň přibližně určit vegetační periodu v dané sezóně, a tak vlastně odhalit, ve kterém období roku ke katastrofě došlo.

…

Souvrství Teapot Rock ve Wyomingu, přibližné místo Wolfeho výzkumů. Kredit: Wvbailey, Wikipedia.org

…

V době, kdy na lokalitě Teapot Dome údajně začalo mrznout (Wolfe tento jev považuje za následek již zmíněné „nukleární zimy“) Paranymphaea právě kvetla a produkovala semena. Na lokalitě podstatně běžnější taxon Nelumbites přitom ve stejnou dobu ještě nekvetl, což je ve shodě s jejich ekologickými vikarianty dnes. Zde je samozřejmě třeba mít na paměti, že svět končící křídy byl mnohem teplejší než ten dnešní. Analýza meteorologických dat pro současné geografické rozšíření lotosů ukazuje, že dospělé květy se objevují asi dva měsíce před tím, než průměrná teplota dosáhne hodnoty 16 °C. Stejná teplota nastala na konci křídy ve východním Wyomingu přibližně koncem dubna; rostliny z čeledi Nelumbonaceae kvetly zřejmě koncem června. Vzorek zkamenělých rostlin z Teapot Dome tedy nasvědčuje možnosti, že rostliny zde „zmrzly“ asi někdy počátkem června – a to je podle autora studie i doba dopadu asteroidu. Vzhledem k tomu, že ony pravěké rostliny od těch současných dělí 66 milionů let a za tu dobu se mohly výrazně fyziologicky vyvíjet, je ale pravděpodobné, že zde může být chyba v rozmezí i několika týdnů. Kromě zmíněných dvou druhů se na lokalitě vyskytuje hojně také rod Azolla (česky azola), vzplývající vodní kapradina z čeledi nepukalkovitých. V dané vrstvě se pak objevují také tektity a šokem pozměněné křemeny, které svědčí o časové souvislosti s dopadem velkého mimozemského tělesa. Dobře odlišitelných vrstev v Teapot Dome je několik (Wolfe rozlišuje pět hlavních) a jejich rozbor ukazuje, že období „impaktní zimy“ trvalo nejméně 1 až 2 týdny a ne více než asi 2 měsíce. Autor studie provedl vlastní experiment se zmrazením a následným zahřátím současných lotosů a podle stadia rozkladu listů určil dobu tohoto tlení před pohřbením v sedimentu na přibližně 8 týdnů. Zajímavé je, že Wolfe interpretuje fosilní záznam z Teapod Dome jako dvojitý impakt – druhé, menší vesmírné těleso mělo dle jeho názoru dopadnout asi 8 týdnů po prvním (a vyvrženým materiálem pohřbít ony zničené listy), načež impaktní zima odezněla asi po 10 až 16 týdnech. Pro tento druhý impakt však dnes nejsou žádné průkazné geologické či sedimentologické doklady.

…

Květ recentního lotosu ořechonosného (Nelumbo nucifera), možná vzdáleného příbuzného pozdně křídových rostlin od Teapot Dome. Kredit: T. Voekler, Wikipedia.org

…

Wolfe také uvádí, že ekosystém nebyl dopadem asteroidu zdaleka tak postižen, jak se často (zejména v populární kultuře a filmech) uvádí či ukazuje. Svědčí o tom kvalita a kvantita paleobotanického záznamu po obou stranách iridiové vrstvy. Ani po odeznění první fáze „nukleární zimy“, kdy se průměrné teploty propadly z asi 19 °C na pouhých -5 až -10 °C, totiž nepřestaly růst četné keře a opadavé nahosemenné stromy, některé dokonce po několika týdnech až měsících opět kvetly (resp. vytvářely šištice). Některé stálezelené dřeviny s širokými listy rovněž katastrofu bez problémů přežily. Mezi ty patří také palma žumara, jejíž současné exempláře (byť jiného druhu) rostou například ve Středomoří a snáší mrazy až o hodnotě kolem -14 °C. Kromě všudypřítomných pyrofytních kapradin se tedy na mnoha místech přinejmenším severoamerického kontinentu udržela také vegetace původní. Wolfe zakončuje práci závěrem, že impaktem navozená zima měla podstatně menší efekt na jižní polokouli a rozhodně nebyla celkově tak významnou příčinou vymírání, jako následný dlouhodobý greenhouse efekt. Tato studie, která vyšla oficiálně 1. srpna roku 1991 (nedlouho po veřejném oznámení objevu kráteru Chicxulub) je i téměř čtvrt století po svém vydání velmi zajímavým pojednáním a zaslouží si plnou pozornost. Již v roce 1992 nicméně se závěry tohoto autora polemizoval například Douglas J. Nichols, jeho tehdejší kolega z USGS. Další paleontologové rovněž zastávají názor, že environmentální změny, vyvolané dopadem asteroidu, měly pozvolnější charakter a nelze je ve fosilním záznamu odhalit takto jednoduše. Byla vznesena oprávněná domněnka, že Wolfe možná špatně identifikoval pylová zrna fosilních rostlin a celou nálezovou situaci nesprávně interpretoval. Mnohé novější výzkumy od té doby nejspíš pozměnily také některé výchozí údaje a hodnoty, stejně jako přehodnotily roli jednotlivých fází fyzikálních účinků impaktu, závěry Wolfeho jsou ale i dnes částečně platné. Není tedy jisté, zda k osudovému dopadu skutečně došlo počátkem června (ať už tímto datem v rámci křídového roku myslíme cokoliv), ani to, zda skutečně dopadly krátce po sobě dva velké asteroidy, látku k zamyšlení nám ale tato práce nepochybně poskytuje. Doufejme, že se tedy o této problematice dozvíme časem více.

* Psáno pro DinosaurusBlog a OSEL.cz

…

Na vodě vzplývající listy hydrofytu stulíku žlutého (Nuphar lutea) v belgickém Leiemeersen (Oostkamp). Tak nějak snad mohl před 66 miliony let vypadat ekosystém v Teapot Dome. Kredit: Hans Hillewaert, Wikipedia.org

…

* Toto místo je proslulé také korupční aférou s ložisky ropy, která hýbala americkou politikou ve 20. letech minulého století a byl do ní zapojen i bývalý americký prezident Warren G. Harding (1921 – 23).

…

Odkazy:

http://www.nature.com/nature/journal/v352/n6334/abs/352420a0.html

http://www.nytimes.com/1991/08/06/science/science-watch-signs-of-a-june-winter-65-million-years-ago.html

http://phys.org/news/2013-02-precise-dates-comet-asteroid-impact.html

http://en.wikipedia.org/wiki/Cretaceous%E2%80%93Paleogene_extinction_event

http://en.wikipedia.org/wiki/Cretaceous%E2%80%93Paleogene_boundary

http://en.wikipedia.org/wiki/Chicxulub_crater

http://en.wikipedia.org/wiki/Teapot_Rock

Wolfe, J. A. (1991): Palaeobotanical evidence for a June „impact winter“ at the Cretaceous/Tertiary boundary. Nature 352, 420 – 423; doi:10.1038/352420a0

…