Bepalen wat de dinosauriërs 66 miljoen jaar geleden aan het einde van het Krijt heeft gedood, is lang onderwerp van discussie geweest, toen wetenschappers probeerden te bepalen wat de vijf massale uitstervingsgebeurtenissen veroorzaakten die het leven op planeet Aarde in een geologisch moment hervormden.

Sommige wetenschappers beweren dat kometen of asteroïden die op aarde zijn neergestort de meest waarschijnlijke agenten van massavernietiging waren, terwijl anderen beweren dat grote vulkaanuitbarstingen de oorzaak waren. Een nieuwe door Dartmouth geleide studie gepubliceerd in de Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) meldt dat vulkanische activiteit de belangrijkste oorzaak lijkt te zijn van massale uitstervingen.

De bevindingen leveren tot nu toe het meest overtuigende kwantitatieve bewijs dat het verband tussen grote vulkaanuitbarstingen en de groothandel in soorten niet alleen een kwestie van toeval is.

Vier van de vijf massale uitstervingen zijn gelijktijdig met een soort vulkanische uitstorting die een vloedbasalt wordt genoemd, zeggen de onderzoekers. Deze uitbarstingen overspoelen uitgestrekte gebieden - zelfs een heel continent - met lava in een oogwenk, slechts een miljoen jaar. Ze laten gigantische vingerafdrukken achter als bewijsmateriaal - uitgestrekte gebieden van stapachtig, stollingsgesteente (gestold door de uitbarsting van lava) die geologen 'grote stollingsprovincies' noemen.

Om als 'groot' te tellen, moet een grote stollingsprovincie ten minste 100.000 kubieke kilometer magma bevatten. Voor de context:bij de uitbarsting van Mount St. Helens in 1980 was minder dan een kubieke kilometer magma betrokken. De onderzoekers zeggen dat de meeste vulkanen die in het onderzoek werden vertegenwoordigd, in de orde van grootte van een miljoen keer meer lava dan dat uitbraken.

Het team maakte gebruik van drie gevestigde datasets op geologische tijdschaal, paleobiologie en grote stollingsprovincies om het tijdelijke verband tussen massale uitsterving en grote stollingsprovincies te onderzoeken.

"De grote stapvormige gebieden van stollingsgesteente van deze grote vulkaanuitbarstingen lijken in lijn te zijn met massale uitstervingen en andere belangrijke klimatologische en milieugebeurtenissen", zegt hoofdauteur Theodore Green, die dit onderzoek uitvoerde als onderdeel van het Senior Fellowship-programma in Dartmouth en is nu een afgestudeerde student aan Princeton.

In feite veroorzaakte een reeks uitbarstingen in het huidige Siberië de meest destructieve van de massale uitstervingen ongeveer 252 miljoen jaar geleden, waarbij een gigantische stoot koolstofdioxide in de atmosfeer vrijkwam en bijna al het leven werd verstikt. Getuige hiervan zijn de Siberian Traps, een groot gebied van vulkanisch gesteente ongeveer zo groot als Australië.

Vulkaanuitbarstingen deden ook het Indiase subcontinent schommelen rond de tijd van het uitsterven van de grote dinosaurus, waardoor het huidige Deccan-plateau ontstond. Dit zou, net als de asteroïde-aanval, verreikende wereldwijde effecten hebben gehad, de atmosfeer in stof en giftige dampen hebben bedekt, dinosaurussen en ander leven verstikkend, naast het veranderen van het klimaat op lange tijdschalen.

Aan de andere kant, zeggen de onderzoekers, hangen de theorieën ten gunste van vernietiging door asteroïde-inslag af van het Chicxulub-botslichaam, een ruimterots die neerstortte op het Mexicaanse schiereiland Yucatan rond dezelfde tijd dat de dinosauriërs uitstierven.

"Alle andere theorieën die probeerden te verklaren wat de dinosaurussen doodde, inclusief vulkanisme, werden met stoom gerold toen de Chicxulub-inslagkrater werd ontdekt", zegt co-auteur Brenhin Keller, een assistent-professor aardwetenschappen in Dartmouth. Maar er is heel weinig bewijs van soortgelijke impactgebeurtenissen die samenvallen met de andere massale uitstervingen, ondanks tientallen jaren van verkenning, benadrukt hij.

In Dartmouth ging Green op zoek naar een manier om het schijnbare verband tussen uitbarstingen en uitstervingen te kwantificeren en te testen of het toeval gewoon toeval was of dat er bewijs was van een oorzakelijk verband tussen de twee. In samenwerking met Keller en co-auteur Paul Renne, professor-in-residence van aard- en planetaire wetenschappen aan de Universiteit van Californië, Berkeley en directeur van het Berkeley Geochronology Center, rekruteerde Green de supercomputers in het Dartmouth Discovery Cluster om de cijfers te kraken.

De onderzoekers vergeleken de best beschikbare schattingen van uitbarstingen van vloedbasalt met perioden van drastische uitsterving van soorten in de geologische tijdschaal, inclusief maar niet beperkt tot de vijf massale uitstervingen. Om te bewijzen dat de timing meer was dan een willekeurige kans, onderzochten ze of de uitbarstingen net zo goed zouden aansluiten bij een willekeurig gegenereerd patroon en herhaalden ze de oefening met 100 miljoen van dergelijke patronen. Ze ontdekten dat de overeenkomst met uitstervingsperioden veel groter was dan willekeurige kans.

"Hoewel het moeilijk is om te bepalen of een bepaalde vulkanische uitbarsting een bepaalde massa-extinctie heeft veroorzaakt, maken onze resultaten het moeilijk om de rol van vulkanisme bij uitsterven te negeren", zegt Keller. Als er een causaal verband zou worden gevonden tussen vulkanische vloedbasalt en massale uitstervingen, verwachten wetenschappers dat grotere uitbarstingen zullen leiden tot ernstiger uitsterven, maar een dergelijke correlatie is niet waargenomen.

In plaats van rekening te houden met de absolute omvang van uitbarstingen, rangschikte het onderzoeksteam de vulkanische gebeurtenissen op basis van de snelheid waarmee ze lava spuwden. Ze ontdekten dat de vulkanische gebeurtenissen met de hoogste uitbarstingssnelheden inderdaad de meeste vernietiging veroorzaakten, met meer ernstige uitstervingen tot aan de massale uitstervingen toe.

"Onze resultaten geven aan dat er naar alle waarschijnlijkheid een massale uitsterving zou zijn geweest aan de tertiaire grens van het Krijt van enige significante omvang, ongeacht of er een impact was of niet, wat nu meer kwantitatief kan worden aangetoond", zegt Renne. "Het feit dat er een impact was, maakte de zaken ongetwijfeld erger."

De onderzoekers hebben ook de cijfers voor asteroïden berekend. Het samenvallen van effecten met perioden van soortenwisseling was aanzienlijk zwakker en dramatisch verslechterd wanneer het Chicxulub-botslichaam niet werd overwogen, wat suggereert dat andere kleinere bekende impactors geen significante uitsterving hebben veroorzaakt.

De uitbarstingssnelheid van de Deccan Traps in India suggereert dat het toneel klaar was voor wijdverbreide uitsterving, zelfs zonder de asteroïde, zegt Green. De impact was de dubbele klap die luid de doodsklok luidde voor de dinosaurussen, voegt hij eraan toe.

Uitbarstingen van vloedbasalt zijn niet gebruikelijk in het geologische record, zegt Green. De laatste van vergelijkbare maar aanzienlijk kleinere schaal vond ongeveer 16 miljoen jaar geleden plaats in de Pacific Northwest.

"Hoewel de totale hoeveelheid koolstofdioxide die bij moderne klimaatverandering in de atmosfeer vrijkomt nog steeds veel kleiner is dan de hoeveelheid die wordt uitgestoten door een grote stollingsprovincie, gelukkig", zegt Keller, "stoten we het heel snel uit, wat de reden is bezorgd zijn." Green zegt dat de uitstoot van kooldioxide onaangenaam vergelijkbaar is met de snelheid van de milieubelastende vloedbasalt die ze hebben bestudeerd. Dit plaatst klimaatverandering in het kader van historische perioden van milieurampen, zegt hij. + Verder verkennen

Vertraging van de beweging van continentale platen controleerde de timing van de grootste vulkanische gebeurtenissen op aarde