Gigantikus gátszakadás vagy becsapódó üstökös okozta a jégkorszakot 12 800 évvel ezelőtt?

20 ezer évvel ezelőtt a Földön még az utolsó jégkorszaki maximum körülményei uralkodtak, amikor a legnagyobb kiterjedésüket érték el a jégtakarók, az átlaghőmérséklet a mainál 5 fokkal kevesebb, a tengerszint pedig több száz méterrel alacsonyabb volt. Ezt azonban hamarosan felváltotta egy felmelegedési trend, ahogy a bolygó klímája a glaciális időszakból egy interglaciális korszak felé kezdett mozdulni. Nagyjából 14,5 ezer évvel ezelőtt gyors olvadás kezdődött, amely legalább kétezer évig tartott.

Ezt a folyamatot fordította meg ideiglenesen az úgynevezett Younger Dryas esemény, ami 12 800 évvel ezelőtt újra jégkorszaki körülményeket váltott ki a Föld egyes részein. A hideg időszak az északi féltekén valamivel több mint ezer évig tartott. A jelenlegi tudományos konszenzus szerint a Younger Dryast a Golf-áramlat és folytatásának, az Észak-atlanti áramlatnak a leállása vagy lelassulása váltotta ki. A kutatók szerint mindezért a mai Kanada és kisebb részben az Egyesült-Államok területén egykor elterülő óriási, a mai Fekete-tenger méretével vetekedő Aggasiz-gleccsertó lehetett a felelős. A tavat elzáró jéggátak átszakadásával az észak-amerikai gleccserek olvadásából származó elképesztő mennyiségű édesvíz az Atlanti-óceánba jutott, amely a sókoncentrációra érzékeny Golf-áramlat felborulásához vezetett.

A grafika jobb oldalán, a pleisztocén és holocén időszakok határán jól kivehető a Younger Dryas lehűlés.Illusztráció: Glen Fergus/Wikipedia, Tóth András/Qubit.hu

Mások azonban úgy gondolják, hogy egy kisbolygó vagy üstökös becsapódásának potenciálisan köze lehetett a klíma és a környezeti viszonyok hirtelen megváltozásához, valamint a negyedidőszaki kihaláshoz. A Younger Dryas becsapódási hipotézisre eddig azonban nem voltak egyértelmű bizonyítékok, és becsapódási krátert sem sikerült az eseményhez találni. Fontos továbbá hangsúlyozni, hogy a becsapódási hipotézis önmagában is óriási tudományos viták kereszttüzében áll, amin nem segítenek a témára rátelepedő bizarr áltudományos történetek sem.

Azonban egy október végi, a Nature Scientific Reports tudományos folyóiratban megjelent tanulmány, valamint egy márciusi, szintén ebben a folyóiratban közölt chilei publikáció potenciálisan új életet lehelhetnek a sokat vitatott becsapódási hipotézisbe.

Kisbolygó, üstökös, vagy hibás vizsgálatok?

A földtörténeti vizsgálatok egyik népszerű témája a hirtelen bekövetkező kihalások, illetve környezeti és klimatikus változásokat kiváltó tényezők kutatása. Ma már tudjuk, hogy a Föld eddigi öt nagy kihalása közül négyet, köztük a legsúlyosabbat vulkáni tevékenység okozta. Az ötödiket, a 66 millió évvel ezelőtti Kréta-Paleogén kihalást pedig, amellyel idén több részletes cikkben foglalkoztunk, egy kisbolygó becsapódása, melynek megfejtéséhez elengedhetetlen volt egy dániai sziklacsoport vizsgálata. Általánosságban elmondható, hogy a megfelelő korú rétegek geokémiai elemzése sokszor közelebb visz az ősi kataklizmák okainak feltárásához.

Így van ez természetesen akkor is, ha időben hozzánk jóval közelebb álló, az utolsó jégkorszakot követő eseményekről van szó. A Nature Scientific Reports tudományos folyóiratban október végén, Christopher Moore és kollégái által közölt tanulmányban egy, a dél-karolinai White Pond tóból származó, 1 méter vastag réteg nagy felbontású vizsgálatát közlik, amely a késő pleisztocén és korai holocén időszakot fedi le. A pleisztocén negyedidőszaki jégkorszak kezdetétől, 2,58 millió évvel ezelőttől 11 700 évvel ezelőttig, az utolsó glaciális periódus végéig tartott. A holocén a jelenlegi, a negyedidőszaki jégkorszakon belül interglaciálisnak tekinthető geológiai periódus, amely a gleccserek visszavonulásával vette kezdetét 11 700 éve, és máig tart.

Moore-ék munkájához két korábbi kutatás jelentett fontos kiindulópontot. Az egyik  egy 2013-ban megjelent tanulmány, amely grönlandi jégminták vizsgálatát mutatja be, a másik egy 2017-es, amely 11 különböző helyszínről vett, észak-amerikai üledékes mintát dolgoz fel. Mindkét esetben a Younger Dryas időszak kezdetén, közel 12 800 éve platinaanomáliát találtak a kutatók, azaz az adott rétegben az átlagoshoz képest jóval nagyobb mennyiségben volt jelen platina. A földkéregben ritka, de meteoroidokban, kisbolygókban és üstökösökben nagyobb mennyiségben előforduló fém jelenlétét a 2013-as tanulmány szerzői egy égitest becsapódásának jeleként értelmezték.

A 2007-ben kidolgozott Younger Dryas becsapódási hipotézis (YDIH), mely a 12 800 évvel ezelőtti környezeti változásokat egy kisbolygó vagy üstökös becsapódásával kívánja magyarázni, máig erősen vitatott. Kritikusai szerint a hipotézisre bizonyítékul hozott vizsgálatokhoz használt kormeghatározás sokszor nem elég precíz a konklúziók alátámasztására. Felvetik azt is, hogy a geokémiai jelek nem feltétlenül egyediek, vagy nem egyértelmű jelei egy égitest becsapódásának. A becsapódás által a hipotézis szerint okozott erdőtüzek és kihalás pontos időzítése körül is heves viták folynak.

Árulkodó jelek: platina és korom

Ennek ellenére Christopher Moore és kollégái belevágtak a White Pond tóból származó mintájuk elemzésébe. Az 1 méternyi üledékrétegből több mint 20 helyen vettek mintát, amelyet radiokarbonos kormeghatározásnak vetették alá gyorsító tömegspektrométerek segítségével. A kapott eredményeket aztán egy Bayes-statisztikai módszert használó programmal dolgozták fel, felállítva az egész 1 méteres mintára egy kor/mélység modellt. A kutatók szerint a radiokarbonos és a statisztikai modell egyaránt megerősíti, hogy legalább 10 centiméternyi üledék a Younger Dryas időszakban rakódott le.

Ezután kezdődhetett a lényegi vizsgálat. A kutatók 58 elemre kiterjedő geokémiai analízist, valamint izotópos méréseket hajtottak végre, megnézték a platina és palládium szintjét a különböző korú rétegekben, ami akár egy kisbolygó vagy üstökös becsapódására utalhat, gombaspórák eloszlását tanulmányozták, koromlerakódást vizsgáltak, és vulkáni hamu jeleit keresték.

A szakemberek a minta egy 2 centiméternyi részén jelentős mértékű platinaanomáliát azonosítottak, mely együtt járt a platina és a palládium arányának az átlagostól való erős eltérésével is. A Younger Dryas kezdetére, 12 785 (+- 58 év) évvel ezelőttre datált platinakoncentráció-csúcs az ilyen üledékben várt természetes értéknek 5,5-szerese. A platina koncentrációjának megnövekedését és a platina/palládium-arány eltolódását a kutatók külső forrással magyarázzák. Megállapították azt is, hogy a vélhetően a növényzet elégésére utaló korom mennyiségi maximuma az egész vizsgált mintában nagyjából egybeesik a platinaanomáliával. Ezt 12 838 (+- 103 év) évben határozták meg. A szerzők mindezt saját adataik és korábbi kutatások alapján az észak-amerikai kontinensen zajló kiterjedt tüzek bizonyítékaként értelmezik.

Kiderült az is, hogy a nitrogén és szén koncentrációja a Younger Dryas időszak során lecsökkent, ami a kutatók szerint klimatikus és környezeti változások jele lehet. Fontos még, hogy mi az, amit csak elenyésző mennyiségben találtak: a teljes mintában csak néhány szemcsényi vulkáni hamu került elő, amely egybevág a várt normál értékkel, és a kutatók szerint lényegében kizárja a Younger Dryas lehűlés vulkanikus eredetét.

Az élővilág, különösen a nagy növényevő emlősök, mint a mamutok populációnak állapotát egy közvetett indikátorral, a trágyán növekedő szaprotróf, azaz szervesanyagbontó gombák egykori mennyiségével próbálták megbecsülni. Megállapították, hogy a spórák mennyisége a Younger Dryas alatt csökkenést mutatott, de a hiányos adatok miatt ebből a mintából nehéz megalapozott következtetéseket levonni az egykori megafauna állapotára vonatkozóan. A problémát egy 2400 éves periódus okozza, amikor szinte megszűnt az üledéklerakódás a területen. A kutatók megpróbáltak még ősi emlős-DNS-t izolálni a mintákból, de kedvezőtlen megőrződési viszonyok miatt nem jártak sikerrel.

A jégkorszaki megafauna Európában: gyapjas mamutok, gyapjas orrszarvúk, barlangi oroszlánok.Illusztráció: Mauricio Antón

Adataik alapján a Moore és kollégái által felvázolt forgatókönyv a következő: 12 835-12 735 éve egy több részre szakadt kisebb égitest – kisbolygó vagy üstökös – a Földdel ütközött, részben a légkörben felrobbanva, részben pedig krátereket hátrahagyva a bolygó felszínén. Ezt a rövid idő alatt bekövetkező eseménysorozatot regionális tüzek és  „becsapódási tél", azaz hirtelen lehűlés és klimatikus változások követték. A tüzek által a levegőbe juttatott korom gyorsan lerakódott, a kisbolygókból származó platina viszont évtizedek alatt ürült ki a légkörből. A kutatók szerint a becsapódás által kiváltott klimatikus változások végül komoly hatással voltak az egykori negyedidőszaki megafaunára, azaz a nagy emlősökre és a rájuk vadászó emberekre. Elképzelhető szerintük az is, hogy éppen a becsapódás által okozott környezeti változások kényszerítették az embereket a túlvadászatra, bár az nem világos, hogy ennek igazolására hogyan lehetne megfelelő bizonyítékokat találni.

Ha a lényegi állításokat nézzük, akkor viszont Chile déli részéről egy kicsivel korábban előkerültek már olyan bizonyítékok, amelyek egybevágnak Moore és kollégái eredményeivel. A márciusban, szintén a Nature Scientific Reportsban közölt tanulmányban Mario Pino és kollégái megnövekedett platina- és aranykoncentrációt, valamint vasban és krómban gazdag gömböcskéket találtak. Ezt vizsgálataik szerint egy faszénben gazdag réteg követte, ami elégő növényzetre utalhat. Más adataik azt jelzik, hogy a Younger Dryas alatti, a bolygó északi féltekéjén bekövetkező lehűlés pont ellentétes hatást okozott a déli féltekén, és ott melegebb éghajlatot eredményezett. A chilei vizsgálat mellett nemrég dél-afrikai kutatók is megnövekedett platinakoncentrációt találtak a nagyjából 12 744 évvel ezelőtti mintáikban, amelyek szerintük a Younger Dryas lehűlés előtti időkből származnak.

Egy lehetséges kráter Grönlandon

Tavaly novemberben egy Grönlandon, részben a NASA szakemberei által végzett kutatás potenciálisan áttörő eredményt hozott. Radaros mérések segítségével kutatók egy 31 kilométeres átmérőjű becsapódási kráterre bukkantak a Hiawatha-gleccser alatt. A kráter korát, amely az elmúlt 5 millió évben keletkezettek közül a legnagyobb lenne, 1,9 millió évesnél fiatalabbra becsülik a szakemberek, ezért biztosra vehető,hogy a pleisztocén időszakban keletkezett.

A lehetséges kráter a Hiawatha-gleccser alatt, Grönlandon.Illusztráció: NASA/Cindy Starr

Mint ahogy Mario Pino és kollégái cikkükben megemlítik, az a lehetőség is felmerült, hogy a kráter a Younger Dryas időszak kezdetén jött létre. A képződmény fiatal korát a szakemberek a minimálisan erodált kráterfal, a visszamaradt hő által hajtott hidrotermális aktivitás és a Younger Dryast megelőző jég hiánya miatt vélik lehetségesnek. Mindez azonban egyelőre inkább spekulációnak tekinthető. Az első lépés a jégtakaró alatti kráter létének igazolása kellene, hogy legyen, majd a korát kellene pontosan meghatározni mintavételes kutatásokkal, amelyek a több mint 2 millió évet lefedő pleisztocénen belül lényegében bármilyen eredményt adhatnak.

Összességében a két, idén a Nature Scientific Reportsban megjelent tanulmány alapján kicsivel valószínűbbnek tűnik, hogy egy üstökös vagy kisbolygó közel 12 800 évvel ezelőtt tényleg a Földbe csapódott, valamekkora mértékű környezeti hatást generálva. Sok, nagyon alapos kutatás kell azonban még ahhoz, hogy ennél tisztábban lássunk. Ha esetleg mégis igazolódik a hipotézis, akkor sem lesz teljesen világos, hogy a jelenleg elfogadott elmélethez – az Atlanti-óceánba kerülő gleccser-olvadékvíz hatásához – hogyan járult pontosan hozzá a Földdel ütköző kisbolygó vagy üstökös.

Az utolsó jégkorszakot lezáró Younger Dryas időszak komoly változásokat okozott bolygónk klímájában, és hatással volt az egykori élővilágra és emberekre is. A hirtelen klímaváltozáshoz vezető folyamatok vagy események világos megértése nemcsak elméleti szempontból érdekes, hanem az emberi civilizációt fenyegető globális felmelegedés miatt is, hogy jobban értsük, miként reagálnak bolygónk rendszerei különböző behatásokra. Ehhez pedig a földtörténetnél jobb útmutató nem áll rendelkezésünkre.

A címlapi képen az argentíniai Moreno-gleccser látható. Forrás: Luca Galuzzi.