Jak vznikla Alvarezova impaktní teorie

…aneb Objev šokující pravdy o vyhynutí dinosaurů

Ve vědě už to tak chodí, že k zásadním objevům dojde často při pátrání po něčem úplně jiném. Náš příběh začíná na evropské půdě, konkrétně ve slunné Itálii. Na konci 70. let pracoval americký geolog Walter Alvarez[1] (nar. 1940) z Katedry geologie a geofyziky Kalifornské univerzity v Berkeley v okolí malebného italského městečka Gubbia[2]. Jeho původním hlavním zájmem byl výzkum změn v polaritě magnetického pole Země v průběhu geologické minulosti.[3] Velmi ho přitom zaujaly zdejší mocné vrstvy vápence v rokli Gola del Bottaccione, nacházející se hned za tímto historickým středověce působícím městem. Ve 14. století zde byl zbudován akvadukt, přivádějící skrz zmíněnou rokli vodu do Gubbia. Nápadné vápencové vrstvy, jejichž vznik zahrnoval dobu před asi 100 miliony až 55 miliony let, kdysi ležely zhruba sto metrů pod hladinou moře a vykazují stáří od počátku pozdní křídy až po rané třetihory (konec paleocénu), a to včetně významného předělu mezi oběma obdobími. Zdejší narůžovělý vápenec zvaný scaglia rossa je již po celá staletí oblíbeným stavebním materiálem pro široké okolí.[4] Nyní měl ale posloužit vědeckým účelům, a to mnohem lépe, než by si kdokoliv mohl představit.[5] Již od 60. let 20. století bylo známo, že hranici mezi vrstvami narůžovělého vápence z konce křídy a počátku třetihor zde odděluje nápadná tenká linie tmavého jílu o tloušťce asi jednoho centimetru.[6]

———

Luis Alvarez (vlevo) a jeho syn Walter u dobře patrné jílové vrstvy uložené na přelomu křídy a paleogénu před 66 miliony let. Jedná se o lokalitu v rokli Gola del Bottaccione u italského městečka Gubbio, kde došlo k zásadnímu objevu při výzkumu velkého vymírání na konci křídy. Snímek je pravděpodobně z roku 1981. Kredit: U. S. Government – Lawrence Berkeley Laboratory; Wikipedia (volné dílo).

———

Pozoruhodným faktem byl pak ale zejména výrazný předěl mezi množstvím fosilií na obou stranách jílové hranice – zatímco v křídových vrstvách pod ní bylo možné pouhým okem pozorovat množství fosilií různých druhů drobných jednobuněčných prvoků dírkonošců (foraminifer)[7], nad ní nebylo vidět pouhým okem žádného. Až bližší pohled mikroskopem odhalil, že se nad hraniční vrstvou jílu nacházejí jen velmi drobní zástupci jediného druhu, jehož vědecké jméno Parvularugoglobigerina eugubina (nebo jen Globigerina eugubina) je téměř nevyslovitelné. Alvarezovi bylo jasné, že tenká jílová vrstvička musí reprezentovat dobu velkého vymírání na konci křídy, nebo s ním alespoň úzce souvisí. Napadla ho smělá myšlenka, že by se právě zde možná mohla skrývat odpověď na dávnou otázku – co vyhubilo dinosaury a jejich současníky na konci druhohor?[8] Walter Alvarez nejdříve potřeboval vědět, jak dlouho se ona vrstvička jílu ukládala, což by mohlo zodpovědět důležitou otázku, po jaký čas vymírání (alespoň na lokalitě v Gubbiu) probíhalo. Podle dat z výzkumu magnetické polarity vrstev nemohla jílová K-Pg vrstvička vznikat déle než asi 100 000 let. Ale ukládala se opravdu po dobu ještě mnohem kratší, řekněme za dobu jednoho lidského života? Vzorky hornin z Itálie, kde pracoval spolu s geofyzikem Billem Lowriem a italskými kolegy, odvezl Walter Alvarez na svoji domovskou univerzitu v Berkeley.

———

S prosbou o radu, jak by mohl odhadnout stáří jílové vrstvy, se neobrátil na nikoho jiného než na svého vlastního otce. To by mohlo znít překvapivě, ovšem nikoliv, když víme, kdo oním otcem byl. Luis Walter Alvarez (1911 – 1988), v té době emeritní profesor fyziky Kalifornské univerzity v Berkeley, byl totiž nositelem Nobelovy ceny za fyziku a stále patřil k nejchytřejším a nejzvídavějším vědcům své generace.[9] Kromě zmíněné prestižní ceny, která mu byla udělena roku 1968 za výzkum subatomárních částic, se tento americký fyzik španělského původu proslavil i jako jeden z týmu vědců, kteří pracovali na projektu Manhattan, tedy vývoji první americké jaderné bomby. Na palubě letadla Great Artiste jako jeden z mála lidí pozoroval v srpnu roku 1945 z výšky účinky první shozené atomové bomby nad japonskou Hirošimou.[10] Tento válečný akt ospravedlňoval ve svém dopise tehdy čtyřletému synovi Walterovi s tím, že drtivá síla jaderných zbraní snad zabrání dalším válečným konfliktům. V pozdějších letech své kariéry už se ale stárnoucí fyzik věnoval i jiným druhům výzkumu, včetně například fyzikálního průzkumu egyptských pyramid (konkrétně Rachefovy pyramidy u Gízy) nebo detailní analýzy snímků a filmu pořízených při zavraždění prezidenta Kennedyho.[11] Když ho tedy jeho syn požádal o pomoc s datováním vrstvy z konce doby dinosaurů, získal další vítaný podnět a nadšeně se pustil do přemýšlení, jak by s tímto „domácím úkolem“ Walterovi pomohl. Ve svých pamětech nazvaných „Fyzikova dobrodružství“[12] Alvarez starší vzpomíná, jak byl touto atraktivní záhadou doslova uchvácen. A jeho genialita se i v tomto případě projevila – zanedlouho opravdu přišel s důmyslným řešením.

———

Koncept jím navrženého experimentu byl poměrně jednoduchý, ale přesto velmi chytrý.[13] Vzácné atomy chemických prvků jako je kov platinové skupiny iridium jsou v zemské kůře obsaženy v nepatrném množství (představují méně než miligram hmoty z tuny horniny), podstatně hojnější už jsou však v meteoritickém prachu mimo naši atmosféru. Každým rokem ale na Zemi dopadá z vesmíru několik desítek tisíc tun tohoto „prachového“ kosmického materiálu, což stačí k tomu, aby byl moderními laboratorními přístroji zaznamenatelný.[14] Koncentrace těchto vzácných prvků v hornině proto může být změřena a odhalí, jak dlouho se zmíněná část sedimentu ukládala. Tento vesmírný materiál usazený na povrchu Země tedy může být využit jako jakési geologické přesýpací hodiny, které odhalí, jak rychle ke katastrofě na konci křídy došlo. Mohlo to být totiž jen několik let – což je z geologického hlediska sotva mrknutí oka – nebo také mnoho tisíc let. Vědecký tým z Berkeley brzy tvořili čtyři lidé – kromě obou Alvarezových ještě přizvaní nukleární chemici Frank Asaro (1927 – 2014) a Helen Vaughn Michelová (nar. 1932) z vědeckého ústavu Lawrence Berkeley Laboratory při Oddělení energetiky a životního prostředí na Kalifornské univerzitě. Asaro byl již delší dobu známý svými výbornými výsledky v datování velmi staré keramiky. Nanejvýš významnou rekvizitou se potom stal i výzkumný jaderný reaktor, ke kterému naštěstí tato čtveřice měla přístup. Hon za tajemstvím starým přes 65 milionů let mohl začít. Nikdo v této chvíli ještě netušil, jaké tajemství se zatím skrývá v malých kouscích kamene, které Walter Alvarez přivezl až z daleké Itálie.[15]

———

Koncem roku 1977 prováděl Frank Asaro první testy vzorku takzvanou neutronovou aktivační analýzou, kterou stanovil jako vhodnou metodu Luis Alvarez. Vzhledem k tomu, že při svých 15 tisících testech úlomků archeologické keramiky téměř na žádné iridium nenarazil, nepředpokládal Asaro, že by mohl v tomto směru kolegům nějak významně pomoci. Při této metodě je navíc potřeba velké trpělivosti a doslova mravenčí práce, protože i malinká chybička může výsledek zcela znehodnotit. Je nezbytné neustále provádět korekce a kalibrace, přístroje se mohou porouchat a především stále hrozí nebezpečí kontaminace vzorku. Teprve v létě následujícího roku byly proto k dispozici první výsledky. A ty byly více než překvapivé. Luis Alvarez spočítal, že pokud se jílová vrstvička uložila pomalu, pak by měl vzorek vykazovat hodnotu asi 0,1 ppb[16] iridia, zatímco v případě rychlého usazení by tu nemělo být prakticky žádné detekovatelné množství. Místo toho ale vzorek vykazoval hodnotu nejprve 3 ppb a po úpravě (část iridia byla odstraněna při chemické manipulaci se vzorkem za pomoci kyseliny) dokonce 9 ppb! To rozhodně nebylo normální a nikdo netušil, odkud se tolik iridia v jílové vrstvičce z konce křídy mohlo vzít. První domněnkou vědců bylo, že by snad mohlo jít o důkaz relativně blízké exploze supernovy, tedy výbuchu masivní hvězdy na konci jejího životního cyklu.

———

Tato myšlenka však nebyla úplně nová. Přišel s ní již o pár let dříve kanadský paleontolog Dale Russell a po něm několik dalších astronomů, stejný názor navíc zastával i přítel Luise Alvareze, fyzik Malvin A. Ruderman (nar. 1927). Podle této hypotézy by Zemi zanedlouho po výbuchu a úžasném světelném divadle na obloze zaplavilo smrtonosné záření, schopné vyhladit velkou část života a silně narušit globální podnebí i koloběh uhlíku a dalších látek. Mohla nadměrné množství iridia skutečně uložit tato okázalá exploze blízké hvězdy? Luis Alvarez navrhl, jak tuto hypotézu dále otestovat. Stačilo najít ve vzorcích také přítomnost izotopu plutonia Pu244, radioaktivního izotopu s poločasem rozpadu 83 milionů let. V následujícím postupu pak nastal mírný chaos. Zmíněný izotop byl sice při prvním testu k velké radosti týmu skutečně objeven, ale všechna pozdější měření naopak ukázala, že ve skutečnosti ve vzorku přítomen vůbec nebyl! Zklamání Luise Alvareze bylo zpočátku velké, bral ale tuto hádanku jako opravdovou výzvu. Analýza izotopu Pu244 byla dokonce ještě mnohem náročnější než v případě pátrání po iridiu, a tak Frank Asaro s Helen Michelovou pracovali bez přestávky celý den i noc, zatímco oba Alvarezové jim do laboratoře nosili kávu a koblihy. Výsledek tedy nakonec vyzněl negativně a hypotéza o vraždící supernově mohla být neochotně, ale zato definitivně opuštěna – od začátku bylo jasné, že pokud se ve vzorcích nevyskytne ani stopa po zmíněném prvku, Zemi jednoduše nemohlo zasáhnout záření z tohoto zdroje. Navíc bylo zjištěno, že poměr izotopů „lehkého“ iridia191 a „těžkého“ iridia193 ve vzorku (asi 37,3 % ku 62,7 %) ve skutečnosti odpovídá poměru typickému pro sluneční soustavu, nikoliv pro vzdálenější oblasti vesmíru, kde by ke hvězdné explozi muselo dojít.[17] Bylo tedy nezbytné zahájit pátrání zase od samotného začátku.

———

Ještě jednu věc bylo ale potřeba ověřit – vyšší obsah iridia se musel vyskytovat také v jílových vrstvách z konce křídy, pocházejících z jiných lokalit. Jinak by bylo možné považovat iridiovou anomálii za specifikum italské lokality a o souvislosti s celosvětovým vymíráním na konci křídy by pak nemohlo být řeči. Bylo tedy potřeba najít další lokalitu z konce křídy a porozhlédnout se na ní po iridiu. V té době ale mnoho takových míst ještě známo nebylo. Až po čase přišel Walter Alvarez pátráním v knihovně na vhodného kandidáta. Byl jím dánský útes Stevns Klint[18], nacházející se jižně od Kodaně. Za pomoci dánských kolegů se Walter k útesu poměrně brzy dostal a skutečně z něj odebral vzorky, takže ověření v kalifornské laboratoři mohlo proběhnout. V Berkeley se pak po čase ohlásil Frank Asaro s úžasnou novinu. Nejenom, že se iridiová anomálie potvrdila, ale množství tohoto prvku zde bylo dokonce ještě mnohem vyšší než v italských vzorcích! Už ne „jen“ třicetinásobné, ale dokonce stošedesátinásobné obohacení iridiem v jílové vrstvičce z rozhraní křídy a paleocénu![19] To už nemohla být pouhá náhoda. Alvarezův tým měl důkaz, že na dvou různých od sebe vzdálených lokalitách se nachází výrazná anomálie obsahu vzácného prvku iridia, a to ve vrstvě odpovídající časově hromadnému vymírání, které se stalo osudným i proslulým dinosaurům. A protože hypotéza o supernově byla již vyvrácena, zbývala poslední možná varianta – iridium bylo na Zemi dopraveno nějakým velkým kosmickým tělesem, nejspíš planetkou nebo kometou. Zatím ale nebylo vyhráno, zbývalo totiž vysvětlit, jak by takový dopad mohl mít celosvětové následky. Bylo jasné, že v relativně blízkém okolí místa dopadu by samozřejmě přímé fyzikální účinky zahubily veškerý život, o tom nikdo nepochyboval, ale na opačné straně zeměkoule by přece jen organismy musely přežít a po čase znovu uprázdněné části planety osídlit. Nové objevy tedy přinášely nové otázky. V roce 1979 pracoval Walter Alvarez znovu v Apeninách, zatímco jeho otec si lámal svoji geniální hlavu s řešením otázky globálního mechanismu vyhubení života po dopadu asteroidu. A jak už u něho bylo zvykem, brzy hlásil další velký úspěch.

———

Pomohly mu v něm časté rozhovory s astronomem Chrisem McKeem, který působil na stejné univerzitě. Právě McKee byl nejspíš prvním, kdo navrhl, že vražedným mechanismem mohlo být ohromné mračno prachu, které se po dopadu zvedlo a zastínilo nadlouho atmosféru i s přicházejícím slunečním zářením. O možnosti obřího impaktu přitom uvažovali Alvarezové se svým týmem již dříve, vždy je ale odradil problém, spočívající v jeho předpokládaných globálních účincích – jak mohlo jedno jediné těleso způsobit zkázu i na druhé straně Zeměkoule? Luis Alvarez četl v dětství knihu o erupci sopky Krakatoa v Indonésii[20], ke které došlo roku 1883, a která krátkodobě proslula celosvětovými důsledky v podobě znatelného snížení teploty a vyvržení ohromného množství prachu do atmosféry.[21] Když tyto důsledky výrazně zesílíme, aby odpovídaly situaci po mohutném dopadu, je jisté, že vzedmutého prachu bude v takovém případě tolik, až zastíní oblohu a dramaticky omezí přísun slunečního světla na celé planetě. Taková pro život velmi nepříznivá situace by navíc mohla trvat celé roky. Rostliny by přestaly fotosyntetizovat a celé na nich závislé potravní řetězce by se v krátké době rozpadly, což by v důsledku vedlo k hromadnému vymírání. Luis Alvarez následně prováděl potřebné výpočty (kolik prachu by bylo vyvrženo do atmosféry a jak moc by bylo blokováno sluneční světlo) a ladil detaily nové hypotézy. Brzy si byl jistý, že je na správné stopě. I jeho kolegové potvrzovali, že na jeho výpočtech a modelu nenacházejí žádné nedostatky nebo větší chybky. Fyzik proto brzy zavolal svému synovi do Evropy a jedna z prvních slov, která tehdy pronesl, zněla „Máme odpověď!“ Jak se ale mělo vzápětí ukázat, tak jednoduché to zase nebylo. Trvalo ještě téměř rok, než byl konečně 6. června roku 1980 publikován společný vědecký článek Alvarezových, Asara a Michelové v periodiku Science pod názvem „Mimozemská příčina pro vymírání na přelomu křídy a terciéru“.[22] Došlo k tomu až po značných průtazích a výrazném zkrácení původně příliš obsáhlého rukopisu.

———

Zdaleka ne u všech odborníků se zbrusu nová a překvapivá teorie setkala se souhlasným přístupem. Iridiová anomálie se nicméně stala geologickým pojmem a poprvé po více než 65 milionech let se někdo dostal na stopu pradávné katastrofy, o které zatím nikdo nemohl mít potuchy. Mezitím už byla iridiová anomálie zjištěna i z velmi vzdálených lokalit Woodside Creek a Flaxbourne River na Novém Zélandu (vzorky z této oblasti zaslal Alvarezovým sám Dale Russell), což opět značně pomohlo v potvrzení pravdivosti impaktní teorie. A nešlo zdaleka jen o iridium – postupně bylo zjištěno i významné obohacení dalšími kovovými prvky – osmiem, platinou, zlatem, rheniem, rutheniem, paladiem, kobaltem nebo niklem. Přesný výčet postupných třenic mezi vědeckými týmy a přehled odborných příspěvků k problematice by byl tak dlouhý, že by vydal na samostatnou knihu. Zde jen konstatujme, že po zmíněném publikování článku v červnu 1980 nastala velmi živá vědecká debata, do které se zapojovali i badatelé i z mnoha jiných oborů, než jen z fyziky, astronomie a paleontologie. Ale důkazy mluvily jasně. V již zmíněné lokalitě Stevns Klint dosáhla koncentrace iridia místy až 87 ppb, což odpovídá 330násobnému navýšení oproti normálním hodnotám.[23] To ale bylo v příkrém rozporu s běžným vysvětlením, jak se do vzorku mohlo iridium dostat. Pokud by tam totiž postupně napadalo z kosmu, muselo by formování pouhého centimetru jílové vrstvičky trvat více než milion let! Po vyvrácení hypotézy o supernově byla brzy odvržena i myšlenka o možném sopečném původu iridia – ani nejsilnější vulkány nemohly do hornin uložit tolik iridia, kolik bylo pozorováno.[24] Tým z Berkeley odhadl, že na konci křídy muselo být celosvětově uloženo asi 500 000 tun tohoto prvku, což by dokázal pouze asteroid nebo kometa o hmotnosti v řádu stovek miliard nebo jednotek bilionů tun.[25] A takové těleso by bylo velké zhruba 10 kilometrů.

———

Kostky tedy byly vrženy – podle týmu Alvarezových mělo na konci křídy dopadnout na Zemi asi desetikilometrové těleso rychlostí kolem 72 000 km/h (20 km/s)[26], přičemž po dopadu vytvořilo extrémně hustý oblak prachu, zakrývající nadlouho atmosféru a stínící Slunci. Následně zkolabovaly potravní řetězce a celá biosféra byla vystavena těžkému stresu, kterému podlehlo asi tři čtvrtě všech žijících druhů. Jak ještě uvidíme, tento scénář je s jistými úpravami v podstatě platný dodnes. Tuto atraktivní teorii nebylo možné ignorovat a tak brzy velká část vědecké obce vůči ní zaujala nějaké stanovisko – buď příznivé, nebo odmítavé. Jakmile ale byla jednou iridiová anomálie odhalena, rychle začaly přibývat důkazy v její existenci a globální rozšíření. Zvýšený obsah iridia ve vzorcích ze Španělska objevil holandský paleontolog Jan Smit (nar. 1948)[27], který v podstatě přišel s impaktní teorií ve stejné době jako tým z Berkeley.[28] V hlubokomořském vrtu z přelomu křídy a třetihor narazil na nadměrné množství iridia také americký geochemik a geolog Frank Kyte (nar. 1949) s kolegy z Kalifornské univerzity.[29] Ramachandran Ganapathy z výzkumného střediska J. T. Baker Chemical Company ve Phillipsburgu (New Jersey) zase potvrdil anomálii v jiných vzorcích z útesu Stevns Klint (přičemž objevil nadměrnou koncentraci také v případě jiných vzácných kovů – niklu, kobaltu, paladia, ruthenia, osmia, iridia a zlata).[30] Například koncentrace osmia a paladia byla ve vzorcích tisíckrát větší než v zemské kůře, u ostatních to bylo asi 5 – 100násobné obohacení! Ještě podstatnější možná bylo, že relativní zastoupení kovových prvků ve vzorcích skutečně odpovídalo typickému zastoupení v meteoritech, nikoliv v pozemských horninách. Navíc vyšel Ganapathymu pouhým odhadem na základě složení meteoritu jeho velikost v rozmezí asi 10 až 12 kilometrů, což nezávisle potvrdilo původní odhad týmu z Berkeley.[31]

———

Zatím byla iridiová anomálie objevována pouze v mořských sedimentárních horninách, což mohlo některé skeptiky utvrdit v domnění, že iridium pochází z vulkanickou činností ovlivněné mořské vody a nemusí mít tedy mimozemský původ. Již na počátku 80. let však Carl Orth z Národní laboratoře v Los Alamos objevil iridiovou anomálii i v suchozemských horninách někdejšího močálu na území Nového Mexika v lokalitě Raton Basin.[32] Robert H. Tschudy (1908 – 1986) poté prokázal rozborem pylových zrn, že jde skutečně o lokalitu z rozhraní křídy a paleocénu a Charles L. Pillmore (1930 – 2003) z Geologické služby Spojených států objevil více podobných lokalit v okolí. Orth získal své vzorky z hloubky až 256 metrů a zajímavým zjištěním bylo, že s příchodem iridiové vrstvy rapidně klesá množství pylových spor, což naznačuje velkou ekologickou katastrofu. Bylo tedy prokázáno, že iridiová anomálie rozhodně není přítomna pouze v mořských sedimentech, a že impakt byl skutečně jevem svojí povahou globálním. Vymírání se navíc netýkalo pouze živočichů, ale evidentně také rostlin. Přesto to byl pouhý začátek boje o uznání impaktní hypotézy většinovou vědeckou komunitou. Jakmile se rozšířila informace, že na konci křídy se možná odehrál dosud neznámý masivní impakt, který způsobil naopak dobře známé vymírání, vedlo to doslova k explozi nových výzkumů. V průběhu 80. let tak bylo publikováno více než 2000 vědeckých článků a překvapivé objevy byly zveřejňovány doslova každý měsíc.

———

Trvalo velmi dlouho, než věda přistoupila na možnost, že dinosauři a mnozí jejich současníci mohli být vyhubeni katastrofou, která měla mimozemské pozadí. Přelomovou událostí byla v tomto směru právě Alvarezova impaktní teorie, ještě jako hypotéza postulovaná na přelomu 70. a 80. let minulého století. Kredit: Vladimír Rimbala, ilustrace k autorově knize Velké vymírání na konci křídy.

———

Do problematiky se brzy zapojili, kromě geologů a paleontologů, stojících na samotném počátku, také analytičtí chemici, mineralogové, geochemici, fyzikové, ale také astronomové, ekologové, klimatologové, odborníci na atmosféru a dokonce i statistikové. Protože každá z těchto vědních disciplín má svoji vlastní terminologii, tradice a způsob dorozumívání, existují bariéry, které zabraňují vědcům napříč obory exaktně pochopit řeč a argumentaci toho druhého. Právě v případě impaktní hypotézy (a později již dobře doložené teorie) se však odehrál scénář, který by mohl sloužit jako návod pro další podobné události. Interdisciplinární charakter problematiky neunikl pozornosti dvou mužů, Leeho Hunta a Leeho Silvera, kteří vytvořili menší komunikační skupinu a zorganizovali setkání vědců, pracujících na problematice vymírání K-Pg, v utažském letovisku Snowbird. Tato konference se konala v roce 1981 a vešla ve známost jako Snowbird I, přičemž navazující konference se konaly ještě v letech 1988 (Snowbird II) a 1994 (Snowbird III, konaný v texaském Houstonu). Workshopy a semináře na těchto konferencích umožnily učinit si lepší představu o práci vědců z jiných oborů a usnadnily interdisciplinární komunikaci. Fyzikové vysvětlovali paleontologům problematiku impaktů a sami se učili „číst“ ve fosilním záznamu, zatímco ekologové živě diskutovali s astronomy. Výsledkem byl mimo jiné i mohutný soubor velmi významných článků, které vyšly ve sbornících z těchto konferencí. Walter Alvarez popisuje, že takto vznikla „unikátní vědecká kultura“, která napříště zabránila osočování kohokoliv z jakéhosi neoprávněného průniku či přesahování do cizího vědního oboru (což vyčítali zejména paleontologové fyzikovi Luisi Alvarezovi).[33] Tato skutečnost ale samozřejmě nezabránila některým vyhraněným sporům, osobním soubojům a nekolegiálním výtkám, které měly v dalších letech následovat. Přesto se podařilo významně zvýšit podíl kolegiality a civilizované míry dialogu mezi často charakterově velmi rozdílnými vědeckými osobnostmi, zabývajícími se problematikou impaktu na konci křídy a velkým vymíráním, které jej provázelo.[34]

———

Rozhraní K-T[35] bylo již v prvních letech po publikování článku v Science zkoumáno na mnoha místech světa, od Španělska, přes Tunisko a Nový Zéland po lokality v Severní Americe. K roku 1981 bylo známo již 36 rozeznaných lokalit s iridiovou anomálií, o dva roky později 50 a v roce 1990 přes sto, další pak rychle přibývaly.[36] Iridiová anomálie byla tedy potvrzena jako jev, který rozhodně neměl pouze lokální charakter, což nadále upevňovalo domněnku, že šlo o globální událost velkého dosahu. A tak přišel čas posunout se dál a najít nová vodítka a důkazy pro podporu impaktní teorie. Jedny z prvních objevil již zmíněný Jan Smit na lokalitě ve Španělsku, a to v podobě malých kamenných „kapiček“.[37] Tyto oblé útvary o rozměru kolem 1 milimetru velmi připomínaly tektity, a skutečně šlo o jistý druh impaktních sférulí. Jejich existenci předpověděl již roku 1973 slavný chemik Harold Clayton Urey (1893 – 1981), který zároveň jako jeden z prvních vědců připouštěl možnost, že velká vymírání v dějinách života na Zemi mohla být způsobena dopadem velkých kosmických těles.[38] Důkazem pak podle jeho názoru mohl být právě objev tektitů. V jeho době ale nic podobného v hraničních vrstvách spojených s vymíráními nebylo zatím známo. Smit zmíněné „mikrokrystity“, jak tyto impaktní mikrosférule (které kromě skla obsahují i zárodky krystalů) nazýval, objevil ve velkém množství. Tyto kapkovité nebo kulaté útvary získaly svůj aerodynamický tvar při tuhnutí po návratu z vyšších vrstev atmosféry, když byly předtím vyvrženy drastickou silou impaktu. V té době ale jejich impaktní totožnost nebyla ještě prokázaná. Skutečně mohly být dokladem pro katastrofální srážku s asteroidem nebo kometou?

———

Na počátku 80. let tedy pro dopad svědčily zejména geochemické výzkumy, spojené s objevem iridiové anomálie a přítomností dalších vzácných kovů v poměru odpovídajícím meteoritům. Paleontologové, kteří s geochemií nebyli příliš dobře obeznámeni, ale rozhodně přesvědčeni nebyli. Někteří dokonce vystupovali s otevřeným nepřátelským postojem a vinili Alvarezův tým z přílišné namyšlenosti a zveličování jakýchsi ve skutečnosti neexistujících důkazů. Bylo potřeba najít ještě jiné a snad i průkaznější stopy po dávné katastrofě. Trvalo čtyři roky od publikování studie Alvarezova týmu, než se podobný důkaz objevil. V roce 1984 oznámil geolog Bruce F. Bohor se svými kolegy z Americké geologické služby objev šokem přeměněných krystalů křemene z lokality Brownie Butte v Montaně.[39] Podobné minerály jsou jasným důkazem dopadu velkého mimozemského tělesa, protože k jejich vytvoření je třeba přímo neuvěřitelně silných tlaků a teplot, jaké mohou vzniknout pouze při dramatickém impaktu. Při gigantických tlacích a teplotách je krystalická mřížka deformována a na průřezu minerálem jsou pak pod mikroskopem dobře patrné křížící se paralelní struktury v podobě jakéhosi křivého páskování (tzv. planární struktury)[40]. Podobné deformace způsobují pouze dvě nám známé události – masivní impakty a silné detonace jaderných zbraní. Bohor se svým týmem věděl, že na zmíněné lokalitě jsou stopy iridiové anomálie i drobných mikrokrystitů živce[41]. Skutečným průlomem se ale stal až objev oněch přeměněných zrn křemene. Jak se ukázalo, asi čtvrtina všech zkoumaných vzorků obsahovala tuto lamelární strukturu, způsobenou silnými šokovými vlnami.

———

Vědci poté pokročili dál a podrobili současné minerály detailním testům v laboratoři. Experimenty (provedené například profesorem Jeanem-Claudem Doukhanem a jeho týmem ve francouzském Lille) odhalily, že k vytvoření stejného efektu jako u křemene z konce křídy musely působit neuvěřitelné tlaky o hodnotě zhruba 10 gigapascalů (a zároveň velmi vysoké teploty). To byl jasný důkaz, že v oné době muselo dojít k masivnímu impaktu, tedy dopadu velkého a rychle letícího vesmírného objektu.[42] Jak už bylo v té době známo, při podobných tlacích a teplotách může křemen zcela změnit svoji strukturu a přeměnit se v krystaly coesitu a stišovitu.[43] I ty byly již roku 1989 objeveny na lokalitě z konce křídy v Novém Mexiku, což dále posílilo domněnku o přítomnosti impaktu. A s tímto objevem jako by se v odmítavém postoji většinové vědecké komunity něco zlomilo. Impaktní teorii začali akceptovat mnozí do té doby zatvrzelí vědci z různých oborů (nejvíce odmítaví byli zpočátku paleontologové) a značně se zintenzivnil i výzkum hranice K-Pg. Během pouhých tří let bylo identifikováno hned devět dalších lokalit tohoto stáří, které obsahovaly v sedimentech zrna šokem přeměněného křemene. Nechyběly mezi nimi ani původní a nyní již proslulé lokality u italského Gubbia a u dánského útesu Stevns Klint. Navíc byly nezpochybnitelné známky dopadu objeveny ve značném geografickém rozptylu, od Nového Mexika přes Evropu až po Rusko. To byl v podstatě také definitivní důkaz o globálním rozsahu dávné katastrofické události. Krystalové deformace svědčící o masivních impaktech byly mimochodem od té doby objeveny i u jiných minerálů (živce, zirkon[44] apod.), ačkoliv v podstatně menším množství. Až po těchto objevech a pevných empirických důkazech se hypotéza o kosmické příčině vyhynutí dinosaurů stala pevně zakořeněnou a nedílnou součástí textů učebnic paleontologie i většiny populárních knížek pro obecnou veřejnost.[45]

———

Šokem přeměněná zrna křemene představovala nezávislý a silný důkazní materiál pro impaktní teorii, ale byla víc než je to. Velikost a charakter zrn také napovídal, že k dopadu mohlo dojít na suché zemi a nikoliv do otevřeného oceánu, jak se většina badatelů v této době domnívala. Tak velká zrna, jako ta objevená Bohorem a dalšími, jsou totiž typická pouze pro kontinentální kůru, zatímco pro oceánskou jsou naopak vysoce netypická. Jak se později ukázalo, toto zjištění mělo velký význam při pozvolna se rozbíhajícím honu na kráter, který se odehrál na přelomu 80. a 90. let. Pokud by totiž k dopadu skutečně došlo do oceánu (což byla vzhledem k téměř třem čtvrtinám povrchu planety pokrytého oceánem pravděpodobnější varianta), dopadový kráter by nemusel být nikdy objeven. Eroze mořského dna by jej za desítky milionů let stihla silně zahladit a mohl by se také pomalu přemístit do oblasti tzv. subdukční zóny[46], kde by postupně zanikl úplně vlivem zanoření jedné litosférické desky pod druhou. Pokud se ale dosud ukrýval pod povrchem na některém z kontinentů, mohl být moderními technologiemi teoreticky odhalen. Ještě předtím ale bylo potřeba objevit další nezávislé důkazy pro impaktní teorii. A ty skutečně přišly, a to v požehnaném množství. Například v roce 1991 oznámili kanadští vědci David Brez Carlisle a Dennis R. Braman objev mikroskopických diamantů z jednoho naleziště v provincii Alberta.[47] S využitím elektronového mikroskopu objevili v jílové vrstvičce K-Pg malá zrna minerálů o rozměrech od tří do pěti nanometrů, tedy menších než viry! Tyto objekty vykazovaly spektroskopickou stopu diamantů a navíc nebyly ojedinělé – již v následujícím roce byly objeveny stejně velké mikrodiamanty také na K-Pg lokalitách v Montaně a Coloradu. Tyto drobné diamanty samozřejmě nemají žádnou komerční hodnotu, pro vědce zkoumající vymírání na konci křídy ale představovaly skutečné drahokamy. Vzhledem ke skutečnosti, že při dané velikosti by se mikrodiamanty vzniklé v zemi odpařily při styku s žhavým magmatickým prostředím během svého výstupu k zemskému povrchu[48], zdálo se, že zbývá jediná možnost. Musely se na povrch Země dostat z vesmíru spolu s asteroidem, nebo jak se tehdy Carlisle domníval, z dopadajícího kometárního jádra.

———

Tento závěr podpořil i fakt, že jejich složení bylo „čisté“, bez příměsi dusíku, typické pro „podzemní“ původ. Existovala sice výše zmíněná možnost, že mikrodiamanty byly na zemský povrch zaneseny z vesmíru chondritickými[49] meteority, pravděpodobnější se ale začala jevit domněnka, že vznikly až při ohromném impaktu. Podobně vzniklo například ohromné ložisko mikrodiamantů v ruské lokalitě Popigaj[50], kam asi před 35 miliony let dopadl jiný velký asteroid a vytvořil kráter o průměru 100 kilometrů. Sovětští vědci tam již v době studené války provedli více než 500 sondážních vrtů. Mikrodiamanty byly mimochodem objeveny také v menším německém kráteru Ries, spojeným se vznikem našich vltavínů před asi 14,5 miliony let.[51] Vědci, jako například britský geolog a geochemik Iain Gilmour brzy potvrdili, že nanodiamanty z K-Pg lokalit odpovídají svojí velikostí a složením spíše impaktní verzi vzniku a nikoliv jen možnosti rozptýlení z přilétajícího chondritického asteroidu. Před dopadem tedy ještě zřejmě neexistovaly. Uhlík je ve vrstvách na lokalitách K-Pg obsažen také ve formě aminokyselin, stavebních složek bílkovin a obecně molekul, které jsou charakteristické jak pro život na Zemi, tak i pro složení některých asteroidů a komet. A zde byl k dispozici další pádný důkaz pro impaktní teorii – aminokyseliny objevené ve vrstvičce K-Pg mají totiž svůj původ právě v onom kosmickém materiálu. Mnohé z objevených aminokyselin jsou na Zemi velmi vzácné nebo se zde vůbec nevyskytují. Například na jedné lokalitě v Kanadě bylo identifikováno 51 různých druhů aminokyselin, z nichž 18 vůbec nemá na Zemi obdobu. Dokonce i na dánské lokalitě Stevns Klint byly identifikovány dvě aminokyseliny (alfa-aminomáselná kyselina a isovalin)[52], které běžně známe pouze z chodritických planetek. A konečně tu máme poslední linii důkazů, kterou je objev krystalů spinelidů. Tyto oxidy kovů jsou v jílové vrstvičce velmi hojné a dobře rozeznatelné, protože zahrnují celou škálu geometricky zajímavých tvarů, jako je křížek, hvězdička nebo sněhová vločka. Zmíněné tvary vznikly díky velmi rychlému tuhnutí z taveniny, vytvořené dopadem. Vznikají sice i v podzemí v magmatu, ale jejich složení ve vrstvě K-Pg se od těch podzemních značně liší. Především jsou „impaktní“ spinelidy bohaté na nikl a hořčík, což svědčí o jejich intenzivním kontaktu s ovzduším v době vzniku. Je tedy prakticky jisté, že tyto spinelidy[53] vznikly při letu tuhnoucí taveniny atmosférou po dopadu asteroidu (při procesu tzv. ablace)[54]. Naproti tomu „magmatické“ spinelidy jsou charakteristické přítomností jiných prvků, zejména železa, titanu a chromu.

———

Zajímavé je, že geochemici dokážou podle stupně oxidace spinelidů odhadnout, v jaké výšce k ablaci došlo. Pokud je míra oxidace nižší (například kolem 60 %), znamená to, že meteorit byl zpomalen již vysoko v atmosféře, až ve výškách nad 50 kilometrů v prostředí s nízkým tlakem. Z toho pak můžeme odvodit, že šlo o relativně lehké těleso, protože nemělo dostatečnou hybnost. Pokud by tedy u asteroidu z konce křídy vyšel podobný výsledek, měli by příznivci impaktní teorie velký problém. Obří asteroid z konce křídy totiž musel mít hmotnost i hybnost naopak značnou. A to se skutečně potvrdilo, protože spinelidy byly oxidovány v rozmezí 80 až 100 %, takže se zformovaly relativně nízko (asi do 20 kilometrů nad zemí). Z toho můžeme vyvodit, že vznikly dopadem hmotného tělesa, které si v pouhém okamžiku prorazilo hluboký „tunel“ do kyslíkem bohaté nižší vrstvy atmosféry.[55] A jak už tomu bylo u některých objevů dříve, spinelidy z jílové vrstvičky vyřešily i další důležitý bod debaty. Potvrdily totiž, že událost na konci křídy byla relativně krátká, ba dokonce okamžitá. Iridiová anomálie totiž zpočátku nebyla v tomto směru jednoznačná, jelikož iridium bylo ve vzorku obsaženo i mírně nad a pod vrstvičkou K-Pg. Z toho by vyplývalo, že celá událost mohla ve skutečnosti trvat desítky tisíciletí nebo ještě déle. Impakt je ale záležitostí pouhých minut a hlavní následky včetně uložení oné iridiové vrstvy musely trvat jen v řádu dní.[56] Co tedy o délce trvání události prozradily spinelidy?

———

Spinelidy byly skutečně ve všech případech koncentrovány pouze v několika milimetrech jílové vrstvičky, a to u její báze. Francouzský geochemik Éric Robin z francouzské Komise pro atomovou energii se svými kolegy zjistil, že u vrstvičky z tuniské lokality El Kef (která je stratotypem hranice K-Pg)[57] se celých 95 % spinelidů nachází ve spodních 2 milimetrech jílu, což svědčí o prakticky okamžité události.[58] Dnes si ony iridiové přesahy vysvětlujeme jako výsledek chemické přeměny sedimentu a snad i důsledek skryté biologické aktivity v podobě činnosti půdních organismů, které půdu postupně promíchávaly. Každopádně jsme mohli vidět, že důkazy pro impaktní teorii byly velmi silné již koncem 80. let minulého století. Přesto, že přítomnost iridia, šokem přeměněného křemene, mikrodiamantů a aminokyselin, ablačních spinelidů a dalších dokladů nebylo možné vyvrátit, opozice byla stále velmi silná a nepolevovala ve své neustálé snaze impaktní teorii podlomit nebo rovnou vyvrátit. Ve hře byla stále zejména enormně silná sopečná výlevná činnost na území současné Indie. Některým konzervativním vědcům se zkrátka myšlenka externí příčiny, mající původ v dalekém kosmu, jevila jako zcela nepřijatelná, ba dokonce nemístná.[59] Nejvíce urážející byla pro ně samotná jednoduchost této hypotézy – vždyť zatímco paleontologové s geology pracovali na otázce vyhynutí dinosaurů po celá desetiletí, tým vedený jakýmsi troufalým fyzikem přišel na řešení prakticky za několik měsíců. Tak už ale věda někdy pracuje a právě Alvarezova impaktní teorie o vyhynutí dinosaurů patří i po čtyřech desetiletích k ukázkám nejúspěšnějších a nejlépe podpořených hypotéz v dějinách vědy.[60][61][62]

———

Dnes už je Alvarezova impaktní teorie obecně uznávaným vysvětlením pro hromadné vyhubení asi 75 % druhů, žijících v období před 66 miliony let. Kromě nejslavnější oběti v podobě neptačích dinosaurů znamenala tato událost konec například i pro ptakoještěry a většinu velkých mořských plazů (s výjimkou některých želv). Kredit: Vladimír Rimbala, ilustrace k autorově knize Velké vymírání na konci křídy.

———

Short Summary in English: The Alvarez impact theory (or Alvarez hypothesis) posits that the mass extinction at the end of the Cretaceous period 66 million years ago was caused by the impact of a large asteroid or comet. Current evidence indicates that the large asteroid over 10 km across fell in the area of what is now Yucatán Peninsula in Mexico. The hypothesis is named after scientists Luis and Walter Alvarez (father and son), who first published it in 1980.

———

Odkazy:

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

https://ucmp.berkeley.edu/diapsids/extinction.html

https://www.britannica.com/science/extinction-biology

https://ucmp.berkeley.edu/education/events/cowen1b.html

https://www.geol.umd.edu/~tholtz/G104/lectures/104extinct.html

———

[1] Někdy se přepisuje také jako Álvarez. Podle vlastních slov ho k zájmu o geologii přivedla jeho matka Geraldine, která jej brala na procházky do terénu v Berkeley Hills a okolí, kde spolu s Walterovou sestrou Jean sbírali a určovali různé minerály.

[2] Gubbio leží severně od Říma v Apeninách. Jde také o archeologicky významnou lokalitu, protože město zahrnuje množství nádherných historických stavebních slohů, zejména středověkých kamenných věží, kostelů a paláců.

[3] Lowrie W.; Alvarez W. (1981). One hundred million years of geomagnetic polarity history. Geology. 9: 392-397.

[4] Slovo scaglia znamená v italštině „šupinka“ nebo „plátek“ a odkazuje k pevnosti horniny, která se velmi snadno láme do podoby stavebního kamene. Slovo rossa se pak vztahuje k načervenalé barvě horniny.

[5] Původním směrem výzkumu Waltera Alvareze v Gubbiu byl zejména paleomagnetismus a dávné reverze magnetického pole, které by bylo možné využít k datování hornin a fosilií a zároveň tak podpořit teorii deskové tektoniky. S kolegou Williamem Lowriem se Alvarez do Gubbia v průběhu 70. let opakovaně vracel.

[6] Přesněji 0,5 až 2,5 cm.

[7] O průměru až kolem 0,6 milimetru.

[8] Na tomto místě je třeba doplnit, že Walter Alvarez zde původně zkoumal vzor reverzí magnetického pólu, který se přibližně jednou za půl milionu let skutečně „převrací“. O výzkumu vymírání na konci křídy zpočátku ani v nejmenším neuvažoval. Později se spolu s kolegou Richardem Mullerem pokusil datovat jílovou vrstvu pomocí izotopu beryllia-10, vznikajícího vlivem kosmického záření na Zemi, v tomto případě však ještě neuspěl.

[9] Luis Alvarez byl také geniálním dítětem, které překvapovalo své okolí již od útlého věku. V 11 letech například předvedl šokovaným rodinným přátelům krásnou sadu krystalů, kterou si sám vyrobil. Záliba v konstruování různých důmyslných aparátů, vynalézavost a jistá míra hravosti i v jeho práci mu potom zůstaly po celý zbytek života. Se svým synem již od roku 1971 po telefonu spolupracovali a vymýšleli například různé formy preciznějšího datování hornin.

[10] Dne 6. srpna 1945 byla nad Hirošimou z bombardéru Enola Gay shozena první vojensky využitá jaderná zbraň, uranová puma Little Boy („chlapeček“). Ta explodovala ve výšce 580 metrů nad městem s uvolněnou energií odpovídající asi 15 000 tunám TNT. O tři dny později byla svržena plutoniová puma Fat Man („tlouštík“) nad městem Nagasaki. Jedná se dosud o jediné dva případy vojenského použití atomových braní.

[11] Powell, J. L. (1998). Night Comes to the Cretaceous: Comets, Craters, Controversy, and the Last Days of the Dinosaurs. W. H. Freeman and Company (str. 5).

[12] Alvarez, L. W. (1989). Adventures of a Physicist. New York: Basic Books.

[13] Zmíněnou metodu poprvé rozpracoval již v 60. letech kosmochemik Edward Anders z Univerzity v Chicagu s kolegy. Alvarez ji ale pro účely tohoto výzkumu výrazně zdokonalil.

[14] Na zemský povrch dopadá každým dnem ohromné množství miniaturních meteoritů, tzv. mikrometeoritů. Za rok je to podle odhadů 40 000 až 100 000 tun materiálu, za milion let již asi 40 miliard tun. Za celou historii naší planety dopadlo na její povrch podle hrubých odhadů asi 1016 tun meteoritické hmoty a jen za dobu fanerozoika (posledních 541 milionů let dějin Země) to bylo asi 22 bilionů tun hmoty.

[15] Zajímavou shodou náhod je, že měření množství iridia v usazených horninách prováděli již dříve dva vědci z Univerzity v Chicagu, ovšem bez úspěchu. Jak později uvedl sám Luis Alvarez: Bylo štěstím, že jsem o jejich práci předtím neslyšel. Kdyby ano, nikdy bychom se nanamáhali pátrat po iridiu ve vrstvě na hranici K-T. A můžeme dodat, že impaktní teorie by v takovém případě spatřila světlo světa až mnohem později, pokud vůbec.

[16] Ppb (parts per billion) – jedna miliardtina z celku, používá se ke znázornění poměru jedné části k celku. Jde o jednotku obsahu mimořádně vzácných prvků v hornině či jiné látce.

[17] Frankel, C. (1999). The End of the Dinosaurs: Chicxulub Crater and Mass Extinctions. Cambridge University Press (str. 21)

[18] Stevns Klint je výrazný vápencový útes na dánském ostrově Sjælland. Rozkládá se v délce 17 kilometrů a jeho výška dosahuje až 40 metrů. Od roku 2014 je zapsán na seznamu přírodních památek UNESCO. (viz také Surlyk, F.; Damholt, T.; Bjerager, M. (2006). Stevns Klint, Denmark: Uppermost Maastrichtian chalk, Cretaceous-Tertiary boundary, and lower Danian bryozoan mound complex. Bulletin of the Geological Society of Denmark. 54: 1–48.)

[19] Impaktní teorii později podpořil i chemický rozbor chondritických meteoritů, který ukázal, že obsahují nesrovnatelně větší množství iridia (kolem 455 ppb) oproti pouhým asi 0,3 ppb v zemské kůře. Viz např. McDonough, W. F.; Sun, S.-s. (1995). The composition of the Earth. Chemical Geology. 120 (3–4): 223–253.

[20] Symons, G. J. ed. (1888). The eruption of Krakatoa, and subsequent phenomena. Royal Society, London (494 str.)

[21] Krakatoa je činná sopka, která se nachází v Sundském průlivu mezi Sumatrou a Jávou. Při explozi v roce 1883 vystoupal mrak popela do výšky asi 27 kilometrů a vzniklé tsunami měly výšku 30 metrů. Zvuk exploze byl slyšitelný do vzdálenosti téměř pěti tisíc kilometrů a oblast o poloměru 60 km zakryl sopečný popel. Průměrná teplota se následně snížila asi o 1,2 °C. Zničeno bylo 165 vesnic a usmrceno přes 36 000 lidí.

[22] Alvarez, L. W.; Alvarez, W.; Asaro, F.; Michel, H. V. (1980). Extraterrestrial Cause for the Cretaceous-Tertiary Extinction: Experiment and Theory. Science. 208 (4448): 1095–1108.

[23] Třísetnásobné navýšení koncentrace iridia bylo později objeveno také ve vrstvě K-Pg z kontinentálních sedimentů lokality Raton Basin (údolí Raton) v Novém Mexiku.

[24] Později, v roce 1996, byla publikována studie se závěry výzkumu, při kterém bylo měřeno množství iridia uloženého v řekách, oceánech a estuáriích. Tato práce jasně prokázala, že ani touto cestou nemohlo být zdaleka dosaženo tak velkých hodnot koncentrace iridia, jaké ve vrstvě K-Pg pozorujeme.

[25] S měřením množství iridia ve vzorcích je spojena i kuriózní historka. Jistý chemik, který vzorky k analýze připravoval, při měření získával velmi nevyvážené výsledky a neuvěřitelně vysoký obsah iridia, který by odpovídal dopadu celého roje obřích meteoritů. Až po několika letech se tato situace vysvětlila – pracovník nosil na ruce platinový snubní prsten, který měl z důvodu vylepšení tvrdosti také příměs iridia. Laboratorní metody jsou ale natolik citlivé, že i když prsten při měření stáhnul, přístroje zmátly atomární částečky iridia, které muži ulpěly na pokožce jeho prsteníku!

[26] Je ovšem na místě připomenout, že přesnou rychlost dopadu planetky neznáme. Luis Alvarez pracoval s údajem založeným na obvyklé rychlosti, kterou se se Zemí tato tělesa střetávají.

[27] Smit, J.; Hertogen, J. (1980). An Extraterrestrial Event at the Cretaceous-Tertiary Boundary. Nature. 285: 198-200.

[28] Smit pracoval od roku 1974 na španělské lokalitě Caravaca, kde v rámci své dizertační práce zkoumal vyhynutí foraminifer při hraniční vrstvě K-Pg. Zde se poprvé setkal se záhadou jejich náhlého a na první pohled nepochopitelného zmizení. V roce 1977 nechal podrobit stovku vzorků z této hranice neutronové aktivační analýze v laboratoři belgického fyzika Jana Hertogena. Ta prokázala, že ve vzorku se nachází nesrovnatelně větší koncentrace vzácných kovů (niklu, kobaltu, selenu, chromu, arsenu či antimonu) než v okolních vápencových vrstvách. Smit potom začal uvažovat zcela nezávisle na Alvarezových o jejich mimozemském původu. K dispozici měl dokonce i výsledek pro obohacení iridiem, ale ten si tehdy nevyžádal, proto jej do své zprávy nezahrnul. Jen velká náhoda tedy nejspíš určila, že dnes mluvíme o Alvarezově a nikoliv Smitově impaktní teorii. Smit se ale o prvenství nikdy nepřel a s Walterem Alvarezem se již v roce 1979 rychle a na dlouho stali dobrými přáteli.

[29] Kyte, F.; Wasson, J. T. (1986). Accretion Rate of Extraterrestrial Material: Iridium Deposited 33 to 67 Million Years Ago. Science. 232 (4755): 1225-1229.

[30] Ganapathy, R. (1980). A Major Meteorite Impact on the Earth 65 Million Years Ago: Evidence From the Cretaceous-Tertiary Boundary Clay. Science. 209 (4459): 921-923.

[31] V současnosti předpokládáme, že asteroid Chicxulub mohl mít průměr spíše v rozmezí 12 až 18 kilometrů.

[32] Orth, C.; et al. (1981). An Iridium Abundance Anomaly at the Palynological Cretaceous-Tertiary Boundary in Northern New Mexico. Science. 214 (4527): 1341-1343.

[33] Alvarez, W. (1991). The gentle art of scientific trespassing (PDF). GSA Today. 1: 29-34.

[34] Jedním z velkých odpůrců impaktní teorie je od počátku 80. let i významný americký paleontolog a odborník na hranici K-Pg William A. Clemens Jr. a původně i jeho někdejší doktorský student Lowell Dingus (nar. 1951) z Kalifornské univerzity v Berkeley. Zatímco Dingus postupně význam impaktu pro vymírání na konci křídy uznal, jeho mentor stále zastává myšlenku pozvolného a relativně dlouhodobého vymírání dinosaurů bez významného vlivu impaktu planetky Chicxulub.

[35] Jak již víme, dnes se používá spíše pojem K-Pg (křída – paleogén), který bude v textu i nadále přednostně používán.

[36] V současné době už známe jílovou vrstvičku s iridiovou anomálií z více než 350 lokalit z celého světa, kromě již zmíněných také z Rakouska, Bavorska, Bulharska, Tibetu nebo kanadské Alberty. Ve Španělsku byl dokonce objeven minerál spinel s tak vysokým obsahem kovu platiny, že by mohl odpovídat původnímu meteoritu jako jeho přímá součást. Zajímavé je také pozorovat zvětšující se mocnost „impaktní“ vrstvy, která se s blízkostí k oblasti Mexického zálivu extrémně navyšuje. Zatímco ve vzdálenosti přes 5000 kilometrů od místa dopadu dosahuje mocnost vrstvy jen několik milimetrů, ve vzdálenosti 500 až 1000 kilometrů už jde o decimetry až metry a v bezprostřední blízkosti kráteru o celé desítky metrů.

[37] Smit, J., Klaver, G. (1981). Sanidine spherules at the Cretaceous-Tertiary boundary indicate a large impact event. Nature. 292: 47-49.

[38] Urey, H. C. (1973). Cometary collisions and geological periods. Nature. 242: 32-33.

[39] Bohor, B. F.; et al. (1984). Mineralogic evidence for an impact event at the Cretaceous-Tertiary boundary. Science. 224 (4651): 867-869.

[40] Planární struktury jsou neobvyklé a vzácné plošné deformace, šokové lamely či trhlinky, které vznikají v některých minerálech (křemen, živce ad.) jako důsledek impaktu. Jsou pozorovatelné pouze pod mikroskopem.

[41] Živce jsou velmi rozšířené a významné horninotvorné minerály, tvořící až 60 % zemské kůry. Jsou významné i jako surovina při výrobě keramiky a glazur a zároveň při datování v geologii a archeologii nebo při klasifikaci magmatických a metamorfovaných (přeměněných) hornin.

[42] V roce 1990 doložil Bevan M. French z Divize pro výzkum sluneční soustavy při NASA, že projevy šokových přeměn prokazují vznik za působení tlaku 5 až 50 GPa. Takové hodnoty u sopečné činnosti ani jiných geologických endogenních pochodů nevznikají, jedinou možností je skutečně dopad velkého tělesa z vesmíru.

[43] Coesit a stišovit jsou vysokotlaké modifikace oxidu křemičitého (SiO2), typické pro impakty. Coesit může za jistých extrémních okolností vzniknout i v zemské kůře, stišovit nikoliv (a je tak dobrým indikátorem impaktních událostí).

[44] Zirkon je čtverečný minerál (křemičitan zirkoničitý, ZrSiO4), který představuje obvykle nejstarší složku horniny. Je významný například pro účely datování horniny.

[45] Dnes se již mimochodem o hypotézu v žádném případě nejedná – k dispozici je tak velké množství závažných důkazů pro realitu dopadu kosmického tělesa na konci křídy, že jde spíše o velmi dobře podloženou teorii.

[46] Subdukce je proces podsouvání jedné tektonické desky pod druhou (obvykle oceánské pod kontinentální). Příkladem je podsouvání dna Tichého oceánu pod Jižní Ameriku, což vedlo k vytvoření And. Klesnutí případného podmořského kráteru pod jinou desku při tomto procesu se rovná jeho definitivnímu zničení.

[47] Carlisle D. B.; Braman D. R. (1991). Nanometre-Size Diamonds in the Cretaceous/Tertiary Boundary Clay of Alberta. Nature. 352: 708-709.

[48] Ibidem.

[49] Chondrit je druh kamenného meteoritu, obvykle obsahující tzv. chondrule (milimetrové kuličky zárodků krystalů křemičitanů a kovů, stmelené sklem). Jde o materiál, který jako celek neprošel přetavením a magmatickou diferenciací při velkých teplotách a představuje tedy prapůvodní materii z doby formování sluneční soustavy. Chondrity tvoří podle odhadů asi 72 % všech meteoritů, tedy úlomků kosmických těles, která dopadnou až na zemský povrch.

[50] Kráter Popigaj se nachází na Sibiři, zhruba 880 kilometrů severovýchodně od ruského města Norilsk. Vytvořil jej asi 5 až 8 km velký asteroid v období pozdního eocénu (podle současného datování došlo k této události asi před 35,7 mil. let). Kráter je významným zdrojem přírodního diamantu, a to ve velkém množství.

[51] Bavorský kráter Nördlinger Ries je velká kruhová struktura o průměru asi 24 km, která vznikla v období miocénu, asi před 14,5 až 14,3 mil. let. Ve stejné době zřejmě vznikl i 42 kilometrů vzdálený kráter Steinheim o průměru 3,8 km. Původcem kráterů mohla být binární planetka s tělesy o rozměrech 1,5 km a 150 metrů, která narazila do země rychlostí kolem 20 km/s v úhlu 30 až 50 stupňů. Výsledná energie uvolněná při vzniku kráteru Ries se rovnala současné explozi asi 1,8 milionu atomových bomb svržených na Hirošimu. Z této srážky pravděpodobně vznikly české vltavíny, které přiletěly ze vzdálenosti až 450 kilometrů od místa dopadu do oblasti jižních Čech a Moravy.

[52] Zhao, M.; Bada, J. L. (1989). Extraterrestrial amino acids in Cretaceous/Tertiary boundary sediments at Stevns Klint, Denmark. Nature. 339: 463-465.

[53] Protože jsou bohaté na nikl, nazývají se niklspinely. Vznikají za přesně daného tlaku a teploty při oxidaci povrchu meteoritu prolétávajícího atmosférou. Jsou tedy pozůstatkem samotného impaktoru a navíc svým rozložením v horninách mohou zpřesnit dataci impaktní události, na rozdíl od často více rozptýleného iridia.

[54] Ablace je vlastně odtávání atomů i větších částic z rychle letícího meteoroidu v atmosféře. Zároveň jde také o strhávání vzniklých kapiček zpět při rychlém průletu a jejich odpařování.

[55] Robin, E.; et al. (1992). Formation of spinels in cosmic objects during atmospheric entry: a clue to the Cretaceous-Tertiary boundary event. Earth and Planetary Science Letters. 108: 181-190.

[56] Tabor, C. R.; et al. (2020). Causes and Climatic Consequences of the Impact Winter at the Cretaceous‐Paleogene Boundary. Geophysical Research Letters. 47 (3): e60121.

[57] Molina E.; et al. (2006). Global boundary stratotype section and point for the base of the Danian stage (Paleocene, Paleogene, “Tertiary”, Cenozoic) at El Kef, Tunisia: original definition and revision. Episodes. 29 (4): 263-273.

[58] Robin, E.; et al. (1991). The stratigraphic distribution of Ni-rich spinels in Cretaceous-Tertiary boundary rocks at El-Kef (Tunisia), Caravaca (Spain) and Hole-761C (Leg-122). Earth and Planetary Science Letters. 107 (3-4): 715-721.

[59] Geologové byli na myšlenku kosmických příčin pozemských dějů hákliví i z toho důvodu, že v průběhu 20. století se objevilo množství ztřeštěných teorií o srážkách planet a měsíců nebo planet navzájem. Jedna z dnešního pohledu směšná hypotéza v podobě tzv. glaciální kosmologie („Welteislehre“) rakouského inženýra a vynálezce Hannse Hörbigera (1860 – 1931) byla značně oblíbená dokonce i v nacistické Třetí říši.

[60] Schulte, P.; et al. (2010). The Chicxulub Asteroid Impact and Mass Extinction at the Cretaceous-Paleogene Boundary (PDF). Science. 327 (5970): 1214-1218.

[61] DePalma, R. A.; et al. (2021). Seasonal calibration of the end-cretaceous Chicxulub impact event. Scientific Reports. 11: 23704.

[62] Burtt, D. G.; Henkes, G. A.; Yancey, T. E.; Schrag, D. (2022). Hot atmospheric formation of carbonate accretionary lapilli at the Cretaceous-Paleogene boundary, Brazos River, Texas, from clumped isotope thermometry. Geology. 50 (5): 636-640.

———

Poznámka: Článek vychází z textů autorových knih Velké vymírání na konci křídy (nakl. Pavel Mervart, 2017) a Poslední den druhohor (nakl. Vyšehrad, 2018).

———

Leave a Comment

Filed under Astronomie a vesmír, Chicxulub, Dějiny paleontologie, O dinosaurech obecně, Spekulativní paleontologie, Vymírání K-T, Výročí a ohlédnutí

Napsat komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna.