A fantasztikus dán sziklacsoport, ami 66 millió évvel közelebb visz a Föld történetéhez

Koppenhágától nagyjából egy órányi, részben a vidéki Dánia mezőgazdasági tájain átvezető autóúton jutunk el a tengerparti Højerup faluhoz. Itt található az UNESCO világörökség részét képező, összesen 14,5 kilométer hosszú, lélegzetelállító Stevns Klint sziklaszirt, melynek kiemelt jelentősége volt a földi élővilág történetének megértésében.

A megérkezés után először inkább a hely történelmi, mintsem geológiai jelentősége szembetűnő. A parkolóból rögtön a sziklaszirt szélén fekvő, 1200-ban épített Højerup templomot pillantjuk meg, amely a szirt eróziójának következtében egy földcsuszamlásban 1928-ban megrongálódott. Bár azóta helyreállították, a 20. század eleje óta nincs használatban.

A Stevns Klint a sziklaszirtek tetejéről.Fotó: Tóth András/Qubit.hu

A szirtek tetejéről gyönyörű kilátás tárul elénk a Balti-tengerre, és néhány méterrel arrébb juthatunk le magához a Stevns Klinthez is. A sziklaszirt aljára meredek lépcső vezet, amelyen közvetlenül a templom alá érkezünk. Nagyjából százméternyi séta után már rá is látunk a Stevns Klint egyik legszebb szakaszára, a kisebb parti sziklákon való lemászás után pedig már annak alján találjuk magunkat.

Ez a nagyjából 40 méteres ereszkedés 70 millió évvel repít minket vissza a földtörténeti múltba. A sziklaszirt alsóbb részét ugyanis a doveri fehér sziklákhoz hasonlóan fehér színű, krétakőzet alkotja. Ezek a rétegek a Stevens Klintnél a késő krétakorban, az úgynevezett maastrichti időszakban keletkeztek, nagyjából 72-66 millió évvel ezelőtt. Ezek a kőzetrétegek egyértelműen elválnak a felettük lévő, sárgásabb színű, mohaállatkák vázaiból kialakult mészkőrétegektől, melyek már a paleogén kor kezdeti, dániai korszakában rakódtak le, 66-61 millió évvel ezelőtt.

A sziklaszirt alsóbb részeinek kréta-kori fehér színű kőzetei és a felsőbb részek Paleogén-kori, sárgásabb kőzetei látványosan elválnak egymástól. Közöttük egy vékony, sötét sáv jelzi a K-Pg határvonalat.Fotó: Tóth András/Qubit.hu

Egy 66 millió éves katasztrófa nyomai

A kréta- és a paleogén-kori kőzetek közé ékelődve található még egy vékony, néhol akár 5-10 centiméteres sáv, amely a Stevns Klint igazi tudományos jelentőségét adja. Ez a sötétebb színű „fiskeler” (a benne található halcsontokról dánul „halas agyagnak” nevezett) réteg, a kréta-paleogén (K-Pg) határvonalat jelzi, és mintegy dokumentálja a 66 millió évvel ezelőtti kréta-paleogén kihalást, melynek során a fajok közel háromnegyede - köztük a nem-madár dinoszauruszok - eltűnt bolygónkról.

A K-Pg határvonal a kréta és Paleogén korú kőzetek között. Ez a fiskelernek, vagy a benne talált halmaradványokról halas agyagnak nevezett réteg a normálisnál 160-szor nagyobb irídiumkoncentrációt tartalmaz.Fotó: Tóth András/Qubit.hu

Ennek a vékony rétegnek a jelentőségét jól mutatja, hogy az alatta lévő, fehéres kőzetek lerakódásakor a Földet még repülő és tengeri hüllők, illetve dinoszauruszok uralták. A határvonal feletti sárgás kőzetek létrejöttekor pedig már a kihalást egyedül túlélő dinoszauruszcsoport, a madarak gyors diverzifikációnak indultak, átvéve a pteroszauruszok által hátrahagyott térbeli niche-eket, vagyis ökológiai fülkéket. A K-Pg kihalás természetesen leginkább az emlősök korát hozta el, melynek csoportjai szintén nagyon gyorsan  elterjedtek, hamar a szárazföld uraivá váltak, és 20 millió évvel később ay óceánokat is meghódították.

Az szinte biztos, hogy a kihalás hirtelen zajlott le, és különösen katasztrofálisan érintette a tengeri planktonokat, a rájuk épülő ökoszisztémát, a szárazföldi növényeket, melyeknek legalább 1/3-a kihalt, a tőlük függő növényevőket, valamint a velük táplálkozó ragadozókat. Egyes kutatások arra utalnak, hogy több száz nem-madár dinoszaurusz faj létezett a kréta végén, megkérdőjelezve azokat a vélekedéseket, hogy klimatikus vagy más okokból a nem-madár dinoszauruszok már a K-Pg kihalás előtt hanyatlásnak indultak. A kataklizmát átvészelő kétéltűek, hüllők, madarak és emlősök túlélésüket valószínűleg többnyire kis méretüknek, változatos táplálkozásuknak és víz vagy föld alatti elrejtőzési képességüknek köszönhetik.

A Stevns Klintben a világon legkönnyebben hozzáférhető K-Pg határvonal az egész Földön megtalálható, különböző vastagságban, kémiai összetételének megállapítása pedig kulcsfontosságúnak bizonyult ahhoz, hogy kiderüljön, mi okozta a földtörténet egyik legsúlyosabb tömeges kihalását.

Egy kisbolygó mindent megváltoztatott

A K-Pg határvonalon elterülő fiskeler agyagréteg tanulmányozása, amit  többek közt Stevns Klinten végeztek, forradalmi felfedezésre vezette Luis Alvarez fizikust, fiát, Walter Alvarez geológust, valamint Frank Asaro és Helen Vaughn Michel kémikusokat. A Stevns Klintből vett mintáik közel 160-szor annyi irídiumot tartalmaztak, mint annak a földkéregben való normál előfordulása alapján várnánk. Az Új-Zélandról és Olaszországból származó minták szintén megerősítették a hatrávonal megemelkedett irídiumkoncentrációját. Az már ekkor is ismert volt, hogy a földkéregben ritka irídium nagy mennyiségben fordul elő a kisbolygókban – főleg azokban, amelyek kondritot tartalmaznak. Ezért az 1980-ban a Science-ben megjelent áttörő tanulmányukban a kutatók felvetették, hogy az irídiumban gazdag K-Pg határvonalat egy kisbolygó becsapódása hozta létre, és ez vezethetett a fajok tömeges a kihalásához.

A becsapódási elméletet támogatták még a króm izotóparányainak anomáliái a K-Pg határvonalon: ezek alapján egy főként szenes kondritból álló égitest ütközhetett a Földdel. Emellett a Karib-tenger térségében, a K-Pg határvonalnál talált sokkolt karcásványok, tektitgömböcskék egyértelműen egy közeli becsapódásban keletkezhettek.

Az Alvarez-hipotézisként elhíresült magyarázat igazolásához már csak egy, a kisbolygó által hátrahagyott becsapódási nyomot kellett találni. Erre érdekes módon még a hipotézis kidolgozása előtt sor került, ugyanis a mexikói Yucatán-félsziget melletti, közel 150 kilométeres átmérőjű Chicxulub-krátert az 1970-es évek végén fedezték fel. A Chicxulub összekötésére a K-Pg kihalással és az Alvarez-hipotézissel azonban 1991-ig kellett várni, amikor kiderült, hogy az óriási becsapódási kráter valóban a 66 millió évvel ezelőtti esemény idejében keletkezett. Nem elhanyagolható, hogy a Chicxulub-kráter elhelyezkedése egybevágott a K-Pg határvonal földrajzilag változó kémia, geológiai összetételével és vastagságával.

A Yucatán-félsziget melletti Chicxulub-kráter gravitációs térképe.Fotó: USGS

A K-Pg kihalást kiváltó okok körül fennmaradó vitákat egy 2010-es, a Science-ben közölt nagyszabású, a területet áttekintő tanulmány lényegében végérvényesen lezárta, megállapítva, hogy azért egy 10-15 kilométeres kisbolygó becsapódása volt elsősorban felelős. A határvonal csúcstechnológiás eszközökkel történő, argon-argon kormeghatározása 2013-ban pedig 66.043 (+- 0.043) millió évben állapította meg a kihalás idejét, lényegesen módosítva a korábban 65 millió évben megállapított dátumot. A Chicxulub-kráter fúrásos mintavételekkel történő vizsgálata 2016-ban további részleteket árult el a becsapódásról a kutatóknak, és lehetővé tette hatásának, például a légkörbe repített anyagok, illetve a becsapódás által okozott megacunamik pontosabb modellezését.

Fontos még hozzátenni, hogy nem zárható ki: a K-Pg kihalás környékén az Indiai szubkontinesen zajló Dekkán-vulkanizmus másodlagosan hozzájárult a kihaláshoz. Egy 2015-ös, szintén a Science-ben megjelent tanulmány pedig egyenesen azzal a szenzációs állítással állt elő, hogy a Chicxulub-kisbolygó becsapódása indíthatta meg a vulkáni tevékenységet a bolygó másik oldalán. Mindez más kutatók szerint sem elképzelhetetlen, de igazolásához további, rendkívül precíz kormeghatározásos vizsgálatokra van szükség a Dekkán bazalt formációknál.

Bár a 66 millió évvel ezelőtti eseményeket a nem-madár dinoszauruszok ekkor történő kihalása miatt folyamatos érdeklődés övezi, idén valóban szenzációs fejlemény történt a területen. Az április elején a PNAS tudományos folyóiratban megjelent tanulmány, amelyről részletesen beszámoltunk, a Tanisnak elnevezett Egyesült Államokbeli lelőhelyet mutatja be, amelynek K-Pg határvonala a kutatók szerint a kisbolygó becsapódásának idejét, kétségtelenül a földi élet történetének legrosszabb napját dokumentálja.