Samenvatting

Ongeveer 66 miljoen jaar geleden, op de grens tussen het Krijt en het Paleogeen (de zogenaamde K-Pg-grens, voorheen de K-T-grens), verdween een groot deel van het leven op aarde in een van de ernstigste massa-extincties uit de geschiedenis. Ongeveer 75% van alle soorten stierf uit, waaronder alle niet-vogelachtige dinosaurussen, de vliegende pterosauriërs, de mariene reptielen zoals de mosasauriërs en plesiosauriërs, evenals talloze ongewervelde dieren en planten. Vandaag de dag is de overheersende wetenschappelijke verklaring dat de inslag van een enorme asteroïde in het gebied van het huidige schiereiland Yucatán in Mexico de directe aanstichter was van deze catastrofe. Vulkanisme van de Deccan Traps in India en langetermijnklimaatveranderingen speelden waarschijnlijk een bijkomende rol. Moderne vogels, zoogdieren, krokodilachtigen, schildpadden, vissen en veel planten overleefden de crisis en legden de basis voor de fauna en flora van het Cenozoïcum.

1. De asteroïde-inslagtheorie

1.1 De Alvarez-hypothese

In 1980 publiceerden de natuurkundige Luis Alvarez, zijn zoon de geoloog Walter Alvarez, en de chemici Frank Asaro en Helen Michel een baanbrekende studie in het tijdschrift Science, getiteld “Extraterrestrial Cause for the Cretaceous-Tertiary Extinction”. Zij hadden in een dunne kleilaag uit de Italiaanse Bottene-formatie een verbluffende verrijking van het element iridium vastgesteld, tot wel 30 keer de normale concentratie in de aardkorst. Aangezien iridium een zeldzaam platinametaal is dat in de aardmantel en kern zeer schaars is maar in meteorieten juist veel voorkomt, concludeerden zij dat deze wereldwijd aangetroffen laag was afgezet door de inslag van een grote ruimtesteen ([42]; [44]).

De aanvankelijke schatting ging uit van een asteroïde van circa 10 km in diameter, een grootte die later door latere modellen werd bijgesteld naar 10-15 km breed. De inslag zou een energie hebben vrijgegeven die gelijkstaat aan enkele tientallen miljoenen tot een miljard maal de atoombommen op Hiroshima en Nagasaki samen ([6]).

1.2 De Chicxulub-krater

Het fysieke bewijs voor deze inslag werd in 1991 definitief bevestigd door de identificatie van de Chicxulub-krater, een verzonken structuur met een diameter van ongeveer 180-200 km, gelegen onder het schiereiland Yucatán en een deel van de Golf van Mexico. De krater werd oorspronkelijk in 1978 ontdekt door de geofysici Antonio Camargo en Glen Penfield, die afwijkingen in het magnetisch veld van de regio in kaart hadden gebracht tijdens petroleum-exploratie door Pemex. De ouderdom van de krater werd door middel van argon-argondatering vastgesteld op 66,043 ± 0,043 miljoen jaar, een datering die exact samenvalt met de K-Pg-grens ([11]).

In 2016 bood de IODP-ICDP-expeditie 364 een kernmonster van bijna 900 meter uit de piekring van de krater. Daarin vond men in een laag van slechts 5 cm dik de hoogste concentraties iridium die ooit in een K-Pg-locatie waren gemeten, een chemische vingerafdruk die exact overeenkwam met de wereldwijd aangetroffen grenslaag. Deze ontdekking sloot volgens hoofdonderzoeker Sean Gulick het dossier definitief: het is nu onmiskenbaar dat dezelfde asteroïde zowel de krater als de wereldwijde massa-extinctie veroorzaakte ([14]).

2. Fysisch bewijs voor de inslag

2.1 De iridium-anomalie

Iridium is op aarde uiterst zeldzaam in de korst (gemiddeld 0,4 delen per miljard), maar in chondriet-meteorieten komt het in concentraties van ongeveer 500 delen per miljard voor. Op tientallen K-Pg-locaties wereldwijd – van Denemarken tot Nieuw-Zeeland – is de laag verrijkt met iridium tot waarden die alleen door een buitenaardse bron verklaard kunnen worden ([44]).

2.2 Geschokte kwarts

In dezelfde grenslaag komen kwarts-korrels voor met parallelle lamellen, de zogenaamde planar deformation features (PDFs). Dergelijke microstructuren ontstaan alleen onder de extreme schokgolven die bij een meteorietinslag van enkele kilometers per seconde optreden, en worden niet veroorzaakt door vulkanische activiteit. Hun aanwezigheid in K-Pg-afzettingen op alle continenten vormt een van de sterkste aanwijzingen voor een inslag ([10]).

2.3 Tektieten en microtektieten

De inslag smolt enorme hoeveelheden gesteente die als glasachtige bolletjes – tektieten – over duizenden kilometers werden weggeslingerd. In de K-Pg-laag van Haïti en omliggende Caribische gebieden zijn uitgebreide tektiet-velden aangetroffen, evenals in het westen van de Verenigde Staten, wat de enorme reikwijdte van het uitgestoten materiaal illustreert ([6]).

2.4 Tsunami-afzettingen

Op locaties die zich 66 miljoen jaar geleden aan de kust van de ondiepe Golf van Mexico bevonden, zijn kilometersdikke afzettingen gevonden van grof zand en grind, geïnterpreteerd als bewijs voor megatsunami’s met golfhoogtes die mogelijk honderden meters bereikten, gegenereerd door de inslag zelf en de daaropvolgende aardbeving ([6]).

3. Het verloop van de catastrofe

De inslag veroorzaakte een cascade van gebeurtenissen die zich over verschillende tijdschalen uitstrekten:

• Eerste uren: Een hittefront van infraroodstraling deed nabijgelegen bosbranden ontvlammen tot op honderden kilometers afstand. De schokgolf en de aardbeving met magnitude rond 10-11 verwoestten alles in een straal van vele honderden kilometers rond het inslagpunt.
• Eerste dagen tot weken: Een gordel van puin en stofdeeltjes werd in de bovenste atmosfeer geslingerd. Deze gordel verspreidde zich wereldwijd en blokkeerde het zonlicht.
• Eerste maanden: De atmosfeer stroomde binnen enkele uren terug, maar genereerde wereldwijd een intense warmtegolf die bossen in brand zette.
• 1-2 jaar: Vrijwel volledige duisternis door stof en roet, gepaard met extreme temperatuurdalingen – een zogenaamde “inslagwinter”.
• Jaren tot decennia: Zure regen door zwavel- en stikstofoxiden uit de verdampte gesteenten en de verbrande biosfeer deed oceanen verzuren en zoetwaterlichamen vergiftigen.
• Decennia tot eeuwen: Herstel van de fotosynthese en langzaam herstel van ecosystemen, met een verhoogd broeikaseffect door de enorme hoeveelheid CO2 die vrijkwam bij de bosbranden ([6]; [12]).

Studies uit 2017 van Senel et al. tonen aan dat de fijne silicastof in de atmosfeer tot twee jaar lang fotosynthese op land onmogelijk maakte, terwijl de mondiale temperatuur op land al binnen 1-3 jaar na de inslag een dieptepunt bereikte en decennialang onder het vriespunt bleef.

4. Bijkomende factor: de Deccan Traps

Parallel aan de inslag vond een tweede, langdurige milieucrisis plaats: het vulkanisme van de Deccan Traps in het huidige India. Deze vulkanische provincie spuwde tussen ruwweg 68 en 60 miljoen jaar geleden enorme hoeveelheden basaltlava uit, met een geschat volume van meer dan 500.000 km³. De uitstoot van CO2 en SO2 leidde tot klimaatopwarming gevolgd door wereldwijde afkoeling en ozonafbraak, en zou op zichzelf al een aanzienlijke extinctie hebben veroorzaakt ([4]; [5]).

In 2019 publiceerden Chiarenza et al. in Proceedings of the National Academy of Sciences een klimaatmodel dat aantoonde dat zelfs zonder de asteroïde de Deccan Traps niet voldoende klimaatverstoring zouden hebben veroorzaakt om dinosaurussen uit te roeien. De asteroïde was dus de doorslaggevende factor, hoewel het vulkanisme de biosfeer kwetsbaarder maakte ([32]). Andere studies, zoals die van Sprain et al. (2019), schatten dat ongeveer 75% van de uitgestoten lava ná de inslag werd uitgestoten, wat suggereert dat de asteroïde mogelijk zelfs het vulkanisme heeft geïntensiveerd.

5. Waren de dinosaurussen al in verval?

Een terugkerende vraag in het paleontologisch debat is of de niet-vogelachtige dinosaurussen al aan een gestage achteruitgang bezig waren vóór de inslag. In 2021 publiceerden Condamine, Guinot en Benton in Nature Communications een analyse van de diversificatie-dynamiek van zes belangrijke dinosauriërfamilies. Hun bevindingen wijzen op een omslag naar een diversiteitsafname rond 76 miljoen jaar geleden, dus ongeveer tien miljoen jaar vóór de K-Pg-grens. Ankylosauriërs, ceratopsiërs en tyrannosauriërs vertoonden de sterkste achteruitgang in het Campanian, terwijl dromaeosauriërs en hadrosauriërs pas in het Maastrichtian achteruitgingen. Ceratopsiërs leden de sterkste diversiteitsdaling; hadrosauriërs de zwakste; troödontiden waren de enige familie die geen significante temporele veranderingen in speciatie- en extinctiepercentages vertoonde ([21]).

De studie identificeerde mondiale klimaatverkoeling en een afname van de plantenetende diversiteit – deels veroorzaakt door de opkomst van hadrosauriërs die andere herbivoren wegconcurreerden – als de drijvende krachten. Een gebrek aan evolutionaire vernieuwing en aanpassingsvermogen aan veranderende milieus verhoogde volgens de auteurs het uitstervingsrisico. Dit betekent dat de dinosaurussen weliswaar kwetsbaarder waren dan vaak wordt aangenomen, maar dat de asteroïde-inslag uiteindelijk de genadeslag toebracht.

Tegelijkertijd publiceerden andere onderzoekers, waaronder Chiarenza et al. (2019), een analyse die juist aantoonde dat de dinosaurussen tot vlak voor de inslag een gezonde diversiteit vertoonden. De discrepantie weerspiegelt grotendeels onzekerheden in het fossielenbestand en methodologische verschillen in de modellering van uitstervingspatronen.

6. Slachtoffers en overlevenden

De K-Pg-extinctie was een van de grootste catastrofes in de geschiedenis van het leven op aarde. Naast alle niet-vogelachtige dinosaurussen (waaronder tyrannosauriërs, ceratopsiërs, hadrosauriërs en sauropoden) stierven ook uit:

• Alle pterosauriërs (vliegende reptielen)
• Alle mariene reptielen (plesiosauriërs, pliosauriërs, mosasauriërs)
• Ongeveer 93% van de teleostische beenvissen
• Ongeveer 75% van de haaiensoorten
• Alle rudisten (grote tweekleppige weekdieren)
• Alle ammonieten
• Vrijwel alle brachiopoden
• Een groot deel van de planktonische foraminiferen
• Veel plantensoorten

Groepen die de crisis wisten te overleven waren onder andere vogels (de enige overlevende dinosauriërs), zoogdieren (die tot dan toe klein en schuw waren gebleven), krokodilachtigen, schildpadden, hagedissen en slangen, amfibieën, veel vissoorten, insecten en een groot deel van de planten ([29]; [1]).

7. Waarom overleefden sommige dieren het wel?

De sleutelvraag is waarom kleine, schuwe dieren de crisis wel overleefden, terwijl grote dieren – inclusief de dinosaurussen – uitstierven. Wetenschappers wijzen op een combinatie van factoren:

1. Grootte en voedselbehoefte: Dieren die meer dan 25 kg wogen, stierven op het land vrijwel volledig uit. Grote herbivoren hadden enorme hoeveelheden planten nodig, en grote carnivoren leden onder de ineenstorting van de voedselketen. Kleine dieren konden overleven op zaden, schimmels, detritus en kleine prooien ([6]).
2. Ondergronds of in water leven: Dieren die in holen, modder of water leefden, werden beschermd tegen de directe gevolgen van de inslag en de korte-termijn opwarming. Amfibieën, schildpadden en krokodilachtigen passen in dit profiel.
3. Vermogen tot winterslaap of diapauze: Kleine zoogdieren konden in een soort schijndood overleven in een tijd van schaarste.
4. Dieetflexibiliteit: Dieren die zaden, insecten, aas of detritus konden eten, hadden een grotere kans om de eerste moeilijke jaren te doorstaan.

8. Herstel en opkomst van de zoogdieren

Het herstel na de K-Pg-extinctie verliep verrassend snel. Fossielen uit de Denver-formatie in Colorado tonen aan dat binnen 100.000 jaar na de inslag de lokale ecosystemen alweer bijna volledig waren hersteld, met een diversiteit aan planten, vissen en zoogdieren die vergelijkbaar was met die van vóór de extinctie ([41]).

Deze catastrofe opende evolutionaire niches die eerder door dinosaurussen werden bezet. Binnen enkele honderdduizenden jaren begonnen de zoogdieren te diversifiëren: van kleine, nachtactieve generalisten tot een verbijsterende variatie aan vormen – van reusachtige hoefdieren via vleermuizen tot walvissen. Vogels, de enige overlevende dinosauriërs, evolueerden tot de huidige diversiteit van meer dan 10.000 soorten.

9. Lessen voor de toekomst

Het K-Pg-evenement dient vaak als model voor het begrijpen van moderne biodiversiteitsverlies. De kenmerken – plotselinge habitatverandering, klimaatverstoring, oceaanverzuring en een wereldwijde “impact winter” – vertonen opvallende parallellen met de huidige, door de mens veroorzaakte crises. Wetenschappers waarschuwen dat de huidige extinctiesnelheid ongekend hoog is in vergelijking met de achtergronduitsterving, hoewel geen enkele moderne gebeurtenis in omvang kan tippen aan wat er 66 miljoen jaar geleden plaatsvond (Bulletin of the Atomic Scientists – The dinosaur extinction: a lesson for our time).

10. Conclusie

Het uitsterven van de dinosaurussen aan het einde van het Krijt was het resultaat van een samenloop van omstandigheden die het einde inluidden van een tijdperk dat 180 miljoen jaar had geduurd. De asteroïde-inslag bij Chicxulub vormde de doorslaggevende en catastrofale gebeurtenis, ondersteund door overtuigend fysiek bewijs in de vorm van een wereldwijde iridiumlaag, geschokte kwartsen, tektieten en de krater zelf. Vulkanisme van de Deccan Traps en een mogelijke langetermijnachteruitgang van de diversiteit maakten de biosfeer kwetsbaarder, maar waren op zichzelf waarschijnlijk niet voldoende om de dinosaurussen uit te roeien.

Het overgrote deel van de moderne gewervelde landfauna – inclusief de mens – dankt zijn bestaan aan het feit dat een klein aantal kleine, schuwe dieren de inslag en de daaropvolgende wereldwijde winter wist te overleven. De studie van deze gebeurtenis herinnert ons eraan dat het leven op aarde veerkrachtig is, maar dat planetaire catastrofes wel degelijk voorkomen – en dat het voorkomen van zo’n gebeurtenis vandaag de dag de inzet is van planetaire defensieprogramma’s overal ter wereld.

Referenties

1. Deccan Traps: Volcanic Climate Change & Dinosaur Die-Offs. https://www.amnh.org/exhibitions/dinosaurs-ancient-fossils/extinction/deccan-traps-volcanoes
2. Deccan Volcanism caused the mass extinction 66 million …. https://geosciences.princeton.edu/news/deccan-volcanism-caused-mass-extinction-66-million-years-ago
3. How do we know the Deccan Traps volcanic eruptions …. https://www.reddit.com/r/Paleontology/comments/1bol4d6/howdoweknowthedeccantraps_volcanic/
4. Deccan Traps. https://en.wikipedia.org/wiki/Deccan_Traps
5. Deccan Traps Volcanism Alone Was Sufficient to Induce …. https://www.sci.news/paleontology/deccan-traps-volcanism-end-cretaceous-extinction-12487.html
6. Cretaceous–Paleogene extinction event. https://en.wikipedia.org/wiki/Cretaceous%E2%80%93Paleogeneextinctionevent
7. Shocked quartz in distal ejecta from the Ries impact event …. https://www.nature.com/articles/s41598-021-86685-2
8. RETRACTED: Shocked quartz at the Younger Dryas onset …. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC12422476/
9. Iridium anomaly. https://en.wikipedia.org/wiki/Iridium_anomaly
10. Shocked quartz. https://en.wikipedia.org/wiki/Shocked_quartz
11. Chicxulub crater. https://en.wikipedia.org/wiki/Chicxulub_crater
12. How an asteroid ended the age of the dinosaurs. https://www.nhm.ac.uk/discover/how-an-asteroid-caused-extinction-of-dinosaurs.html
13. Tsunami: Asteroid Impact – 66 Million Years Ago. https://sos.noaa.gov/catalog/datasets/tsunami-asteroid-impact-66-million-years-ago/
14. Asteroid Dust Found in Crater Closes Case of Dinosaur …. https://news.utexas.edu/2021/02/24/asteroid-dust-found-in-crater-closes-case-of-dinosaur-extinction/
15. Updated: Drilling of dinosaur-killing impact crater explains …. https://www.science.org/content/article/updated-drilling-dinosaur-killing-impact-crater-explains-buried-circular-hills
16. Book excerpt—Catastrophic climate change: Lessons from …. https://thebulletin.org/premium/2023-11/book-excerpt-catastrophic-climate-change-lessons-from-the-dinosaurs/
17. Global climate change driven by soot at the K-Pg boundary …. https://www.nature.com/articles/srep28427
18. Dinosaur-killing asteroid did not trigger a long ‘nuclear …. https://www.livescience.com/animals/dinosaurs/dinosaur-killing-asteroid-did-not-trigger-a-long-nuclear-winter-after-all
19. New study reveals a ‘nuclear winter’ may not have killed …. https://interestingengineering.com/science/nuclear-winter-might-not-killed-dinosaurs
20. Dinosaurs were not in decline before the meteorite impact,. https://sciencemediacentre.es/en/study-indicates-dinosaurs-were-not-decline-meteorite-impact-some-theories-suggest
21. Dinosaur biodiversity declined well before the asteroid …. https://www.nature.com/articles/s41467-021-23754-0
22. Were Dinosaurs Endangered Before K-T Disaster?. https://answersingenesis.org/dinosaurs/extinction/dinosaurs-endangered-before-disaster/?srsltid=AfmBOopdrAlBPY-8hRUUb_3wkNG5DXAYjz6AWB7-2LjZknJXJD3FIKzA
23. What the dinosaur record says about extinction scenarios. https://biology.sdsu.edu/faculty/archibald/ArchibaldGSASP505_2014.pdf
24. What SPECIES survived the KT extinction? : r/Paleontology. https://www.reddit.com/r/Paleontology/comments/14s99wu/whatspeciessurvivedthekt_extinction/
25. Birds = Dinosaurs, and Other Survivors of K-T Extinction. https://www.amnh.org/exhibitions/dinosaurs-ancient-fossils/extinction/dinosaurs-survive
26. How did crocodiles survive the asteroid that killed …. https://www.abc.net.au/education/how-crocodiles-survived-the-asteroid-that-killed-the-dinosaurs/13668262
27. How did animals survive the asteroid that killed …. https://www.livescience.com/animals/how-did-animals-survive-the-asteroid-that-killed-the-dinosaurs
28. Mass extinction of birds at the Cretaceous–Paleogene (K–Pg …. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC3174646/
29. What killed the dinosaurs?. https://www.nhm.ac.uk/discover/dinosaur-extinction.html
30. What Killed The Dinosaurs?. https://ucmp.berkeley.edu/diapsids/extinctheory.html
31. Why do most scientists agree that dinosaurs were …. https://www.quora.com/Why-do-most-scientists-agree-that-dinosaurs-were-destroyed-by-a-catastrophic-event-Why-not-normal-gradual-extinction
32. Asteroid impact, not volcanism, caused the end-Cretaceous …. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC7382232/
33. Asteroid or volcanos? Apportioning blame for the dinosaur …. https://news.berkeley.edu/2019/02/21/asteroid-or-volcanos-apportioning-blame-for-the-dinosaur-extinction/
34. These skeletons aren’t dinosaurs, they’re marine reptiles …. https://www.facebook.com/naturalhistorymuseum/posts/these-skeletons-arent-dinosaurs-theyre-marine-reptiles-called-mosasaursthey-coul/1455105639988331/
35. GEOL 104 The Cretaceous-Paleogene Extinction: All Good …. https://www.geol.umd.edu/~tholtz/G104/lectures/104extinct.html
36. Mosasaurs: The Cretaceous Sea Monsters. https://www.fossilera.com/pages/about-mosasaurs?srsltid=AfmBOorlIOcYWyolNkYbuLyBtv9idLklGpQvfx9SORXZGR736BpqxX4t
37. How did the End of the Dinosaurs Affect Marine Life?. https://oceangeneration.org/how-did-the-end-of-the-dinosaurs-affect-marine-life/
38. Rapid Recovery of Life at Ground Zero of the End Cretaceous …. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC6058194/
39. Mammaliaform extinctions as a driver of the morphological …. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0960982221005911
40. Did the dinosaur extinction lead to the evolution of larger …. https://www.scienceintheclassroom.org/research-papers/did-dinosaur-extinction-lead-evolution-larger-mammals
41. Exceptional continental record of biotic recovery after the …. https://www.science.org/doi/10.1126/science.aay2268
42. Alvarez hypothesis. https://en.wikipedia.org/wiki/Alvarez_hypothesis
43. Extraterrestrial Cause for the Cretaceous-Tertiary Extinction. https://www.science.org/doi/10.1126/science.208.4448.1095
44. Alvarez Theory on Dinosaur Die-Out Upheld. https://newscenter.lbl.gov/2010/03/09/alvarez-theory-on-dinosaur/
45. Walter Alvarez | Biography, Geologist, Theory, Books …. https://www.britannica.com/biography/Walter-Alvarez
46. Alvarez asteroid impact theory | Earth and Atmospheric …. https://www.ebsco.com/research-starters/earth-and-atmospheric-sciences/alvarez-asteroid-impact-theory