Liitukauden joukkosukupuutto
Liitukauden joukkosukupuutto tapahtui Maapallolla 65,5 miljoonaa vuotta sitten. Silloin dinosaurukset ja monet maa- ja merieläimet kuolivat sukupuuttoon ja liitukuoriset eläimet katosivat. Tuho kosketti eniten suuria lajeja[1], pienet selvisivät paremmin hengissä. Kotilomaiset ammoniitit hävisivät meristä täysin. Pienet matelijat, nisäkkäät ja linnut selvisivät.
Joukkosukupuutto johtui lähes täysin varmasti harvinaisen suuren asteroidin törmäyksestä Jukatanin niemimaalle[2][3]. Tämä on päätelty siitä, että liitukauden päättävä KT-raja[4] sisältää huomattavasti normaalia enemmän Maassa harvinaista iridiumia[5][6][7]. Törmäyksessä syntyneitä lasipallosia on myös säilynyt. Vuonna 1991 selvisi, että poikkeuksellisen voimakas asteroiditörmäys synnytti liitukauden lopun aikoihin Mesoamerikkaan Jukatanin niemimaalle nykyään jo maanalaisen Chicxulubin kraatterin. Valtava törmäysräjähdys levitti kuumaa kaasua ympärilleen myrskytuulen voimalla. Puita kaatava paineaalto, hyökyaallot ja kuuman kiven sade olivat tappavia törmäyskohdan lähellä. Voimakas maanjäristys mylläsi maata ja aiheutti suuria maanvyöryjä. Kuumat kiviheitteet ja kuuma törmäyskaasu nostivat suuria tulipaloja. Törmäyksen nostama pöly ja kemikaalit pimensivät auringon. Merissä kuoli yhteyttävä plankton vähäksi aikaa, mikä tappoi monet planktonia syövät nilviäiset ja nilviäisiä syövät meriliskot. Monet syvänmeren eliöt, sammakkoeläimet ja kaikkiruokaiset sekä hajottajat selvisivät hengissä. Maakasvit kuolivat laajoilla alueilla, mikä tappoi muista törmäystuhoista hengissä selvinneitä kasvinsyöjäeläimiä. Tämän takia kasvinsyöjiä syövät petodinosaurukset kuolivat. Yksi menestyneistä selviytyjistä oli nisäkkäät.
Liitukauden lopulla oli meneillään Maastricht-vaihe, jolloin eli muun muassa kuuluisa petolisko Tyrannosaurus rex. Liitukauden loppua kohti dinosauruslajisto harveni[8][9] ja merenpinta laski kauden lopuilla hitaasti, mikä on voinut hävittää matalan meren eliölajeja. Harveneminen näkyi noin 70 miljoonaa vuotta sitten fossiilien mukaan joillain alueilla, mutta ei ole varmaa oliko väheneminen maailmanlaajuista.[10]
Samoin Maan keskilämpötila laski, ja lämpötilojen vuodenaikavaihtelu lisääntyi varsinkin napojen lähellä[11]. Yhdysvaltain seudun ilmasto kostui ja ehkä soistui. Tämä saattoi vähentää joidenkin laiduntavien dinosaurusten ja niistä riippuvien lihansyöjien määrää[8]. Törmäyksen aikoihin merenpinta aleni.
Nokkaliskojen määrä väheni Pohjois-Amerikassa kohti liitukauden loppua, ja eräälle seudulle jäi vain yksi, Edmontosaurus[9]. Hell Creekin seuduilla eli aivan liitukauden lopuilla noin 10 suuren dinosauruslajin yhteisö. Kolmisarvinen Triceratops oli tavallisin, oli myös Anatosaurus ja hirviömäinen petolisko Tyrannosaurus, noin 20 pienempää ei-dinosaurusliskoa, 2 käärmettä ja 19 nisäkästen lajia. Useimmat nisäkkäät olivat multituberkulaatteja, pussieläimiä ja muita alkeellisia tyyppejä, ja vain harvat nykyisen tyyppisiä istukallisia nisäkkäitä[9]
Noin 65,5 miljoonaa vuotta sitten tapahtuneen liitukauden lopun näkyvimpiä merkkejä kivikerrostumissa oli dinosaurusten luurankojen ja liitua tuottavien pieneliöiden häviäminen. Vain joitakin harvoja dinosaurusten luita on liitukauden päättävän KT-rajan yllä. Vuonna 2009 amerikkalainen James Fasset löysi ankylosaurusten, hadrosaurusten ja tyrannosaurusten luita KT-rajan yltä paleoseenikauden hiekkakivestä[12]. Joka tapauksessa dinosaurukset olivat paleoseenikaudella harvinaisia ja lienevät hävinneen viimeistään kauden loppuun mennessä.
Ne siirtyivät sinne todennäköisesti eroosion, maanvyöryjen ja vastaavien syiden aiheuttamien kerrostumien uudelleenjärjestymisen takia. On kiistelty siitä, miten nopea liitukauden joukkosukupuutto oli. Jotkut väittävät sen tapahtuneen alle tuhannessa vuodessa, toiset väittävät sukupuuton vieneen miljoonia vuosia, kolmannet kannattavat alle vuorokauden mittaista aikaa. Nykyisin vallalla oleva asteroiditeoria olettaa tuhon tapahtuneen äkkiä.
Eläinten tuhoon uskotaan liittyneen uuden kasviravinnon ja yhteyttävän planktonin tilapäinen häviäminen, joka tuhosi ravintoketjussa ylempänä olevat kasvinsyöjät ja lihansyöjät. Jätteiden- ja haaskansyöjät ja ei-yhteyttävät planktonit selvisivät paremmin. Joidenkin mukaan kasvinsyöjät kuolivat kasvien vähenemisen myötä, jonka jälkeen kasvinsyöjiä syövät petodinosaurukset kuolivat.[13][14] Ammoniitteja ja muita meren nilviäisiä syövät merieläimet kuten mosasaurit katosivat.[15] Matalan veden lajeja kuoli enemmän kuin merenpohjan lajeja.
Liitukauden lopun joukkotuho vei kaikki dinosaurukset maalta, mereltä ja ilmasta. Merien joutsenliskot[16], kalaliskot, mosasaurit ja lentoliskot[16]. Suuret maaeläimet kuolivat[17]. Harva yli metriä pidempi ja yli 30 kg painoinen maaeläin selvisi hengissä tuhosta[8]. Merissä pitkään olleet ammoniitit[16] ja belemniitit[18] hävisivät myös. Linnusta liitukauden yleisin ryhmä vastalinnut eli enantiornit hävisivät[19]. Ammoniitit näyttävät ensin harvinaistuneen ja muuttuneen pieniksi, sitten hävinneen kokonaan[20].
Lähes kaikki merien pinnalle olevan planktonin foraminifera-suvut hävisivät[21]. Planktonista hävisi 90%[8]. Maan biomassasta tuhoutui 99 prosenttia [22]. Kaikista lajeista kuoli 50–75%[22]. Meressä kaikista eläinsuvuista hävisi 50 prosenttia[23], -lajeista 85 prosenttia ja -heimoista 15 prosenttia. Merilajeista kuoli 70%[23], muun muassa monet simpukat ja kotilot[18]. Merimatelijoista hävisi 93 prosenttia, ammoniiteista 100 prosenttia, koralleista 65 prosenttia ja planktonista 83 prosenttia. Maalla eläinheimoista hävisi 25 prosenttia ja -suvuista 56 prosenttia. Ei-dinosaurusmatelijoistakin kuoli 56 prosenttia.
Monia nisäkäs- ja lintulajeja kuoli vaikka monet selvisivät, esimerkiksi suuri osa Pohjois-Amerikan pussieläimistä. Monet kuoriäyriäislajit hävisivät[24]. Kasvit säilyivät melko hyvin, niistä hävisi vain 10 prosenttia. Mikroskooppisen pieniä lajeja kuten dinoflagellaatteja hävisi myös, muttei kokonaisuuden kannalta merkittävissä määrin.
Joukkosukupuutosta selvisivät pienet maaeläimet kuten nisäkkäät. Höyhenten peittämät linnut selvisivät. Matelijoista selvisivät kilpikonnat, krokotiilit, liskot ja käärmeet[25]. Kalat ja sammakot selvisivät myös. Luukalat selvisivät erittäin hyvin, vaikka niissäkin tuho kosketti suuria lajeja. Hyönteiset selvisivät[16]. Luukalat selvisivät parhaiten. Nämä olivat makean veden eliöitä, samoin kuin sammakot, krokotiilit ja vesikilpikonnatkin. Nämä eliöt kärsivät nykyään eniten happosateista, joten happosateet eivät liene olleen merkittävä eliöitä hävittänyt tekijä.[16] Monet kaikkiruokaiset hyönteissyöjät ja raadonsyöjät selvisivät. Hyönteiset, etanat ja muut eläimet jotka söivät kuollutta eläin- ja kasviainesta, joutuivat hyönteisten ja nisäkkäiden ravinnoksi. Krokotiilit selvisivät luultavasti sen takia, että ne pystyivät syömään jätettä.
Pohjois-Amerikan kasvilajeista hävisi kuitenkin noin 57 prosenttia. Mutta jo ennen liitukauden loppua uskotaan tapahtuneen merkittäviä muutoksia Pohjois-Amerikan kasvilajistossa. Uudessa-Seelannissa ja Etelämantereella kasvilajisto säilyi kutakuinkin ennallaan, mutta niiden kokonaismäärä väheni merkittävästi. Saniaiset yleistyivät merkittävästi seuraavan paleoseenikauden alussa[13]. Muun muassa Saint Helensin tulivuoren purkauksessa saniaiset valtasivat ensimmäisenä kuolleiden kasvien seudulla alaa hyötyen itiöiden avulla lisääntymisestä. Hajottajat kuten sienet näyttävät olleen yleisiä jonkin aikaa.[26] Useimmat sammakkoeläimet selvisivät hengissä.
Nisäkkäiden määrä 2,2-kertaistui. Useimmat säilyneet nisäkkäät olivat pieniä, alle 1-kiloisia, ja pienen kokonsa puolesta pystyivät hakemaan suojaa eri ympäristöissä. Pohjoisen pallonpuoliskon pussinisäkkäät katosivat, mutta säilyivät Australiassa ja Etelä-Afrikassa. Pohjois-Amerikan ainoa selvinnyt pussieläin oli opossumia muistuttanut myöhäisliitukauden Alphadon, joka on suunnilleen sama kuin paleoseenin Peradectes. Pohjois-Amerikassa eli tuhon jälkeen muun muassa puupäästäistä muistuttanut Purgatorius. Puoli miljoonaa vuotta tuhon jälkeen erään alueen ravintoketjun huipulla oli melko pieni lihansyöjä Protungulatum[9].
Liitukauden lopun joukkosukupuuttoa alettiin 1970-luvun lopulta alkaen yhä enemmän selittää suuren asteroidin törmäyksellä melko varmasti Jukatanille.[27][28] Kun asteroidi törmäsi suurella nopeudella maahan, valtava törmäyskitka kaasuunnutti suuren osan siitä. Kaasua sinkosi sivulle ja ylös.[29] Törmäys räjäytti kiveä ilmaan 100 km läpimittaiselta alueelta. Kivi satoi osaksi alas kuumana sateena. Kivisade kuumensi ilmaa ja maanpinnan jopa kiehumispisteeseen muutamaksi minuutiksi, mutta Maan vesistöt eivät ehtineet alkaa kiehua.[30] Silti syntyi maailmanlaajuinen tulipalo.[31]
Jo tämä yksistään tappoi elämää lähialueelta. Törmäyskohdan lähialueen kivi aaltoili kuin meri. Törmäysräjähdyksessä syntynyt kuuma kaasu[29] pyyhki laajan alueen elottomaksi. Paineaalto pyyhki maata ja aiheutti tuhansien kilometrien päässä hirmumyrskyn.[29] Mannerten laajuiset alueet metsää paloivat. Törmäys vastasi yli magnitudin 10 järistystä koko maapallolla.[29] Maan pinta mylläytyi sen takia. Järistysaallot kimpoilivat maan sisässä vaimeten hiljalleen. Järistykset synnyttivät suuria maanvyöryjä. Koska törmäys tapahtui osin mereen, syntyi hyökyaalto, jonka korkeus oli 1000 km päässä ehkä noin puoli kilometriä, ja maalle noustessaan kilometri.[32]
Välittömät tuhovaikutukset kuten lämpöaalto ulottuivat tappavana hyvinkin kauas asteroidin osumakohdasta. Joitain eläimiä selvisi joissain suojaisissa kohdissa, mutta välittömien vaikutuksen jälkeen ne kohtasivat häiriintyneen ekosysteemin, jossa monia syötäväksi kelpaavia kasveja ja eläimiä oli kuollut. Törmäyksen nostamasta vedestä syntyi voimakkaita sade- tai lumikuuroja.
Kuuma törmäys vapautti seudun anhydriittikivestä rikkiyhdisteitä,[33][34] jotka reagoivat veden kanssa muuttuen rikkihapoksi. Näin ylempään ilmakehään syntyi Maata peittänyt rikkihappopilvi, joka peitti auringonvalon pitkäksi aikaa ja siten katkaisi monien eläinten ravinnonsaannin.[35] Yhteyttäminen lakkasi[36] ja ekosysteemit luhistuivat. Monesti väitetään pimentäväksi tekijäksi pölyä ilman syytä.[37] Törmäyksessä syntyi vesihöyryä ja alla olevasta kivestä vapautui rikkiyhdisteitä,[38] joista auringonvaloa himmentäviä rikkihappopisaroita. Vaikutus olisi ollut paljon voimakkaampi kuin yhdenkään tulivuorenpurkauksen synnyttämässä rikkihappopäästössä.[39] Lisäksi pilvessä oli pölyä, savua[13] ja tuhkaa. Pilven aiheuttama talvi kesti yli 3 vuotta.[40] Typpiyhdisteet luultavasti tuhosivat otsonikerroksen 20 vuodeksi[41] ja myös ehkä happamoittivat merta niin, että kalkkikuoriset eliöt hävisivät.[42]
Asteroiditörmäys olisi ensin lämmittänyt maata kuumilla törmäyskaasuilla ja paineaallolla muutaman minuutin sisään. Myös törmäyksessä noussut vesihöyry kuumensi Maata kasvihuonevaikutuksella. Sitten muutaman päivän päästä törmäyksessä syntyneet stratosfääriin nousseet pöly, noki ja rikkihappopisarat ja muut hiukkaset viilensivät Maata muutamasta vuodesta muutamaan kymmeneen vuoteen ”ydintalveksi”. Kuukauden sisään Afrikassa oli –10°C keskilämpötila, ja pakkanen kiristyi ainakin kolme vuotta[43]. Auringon valoa tuli maan pinnalle yhtä paljon kuin nykyään Saturnuksen pilvien ylle, eli noin sadasosan nykyisestä[44]. Maan keskilämpötila putosi 26 astetta ja pysyi nollan alapuolella ainakin kolme vuotta[45]. Maapallon keskilämpötila saattoi olla kylmimmillään –30°C. Meret pysyivät koko jakson sulina, mutta viilenivät ainakin 3 km syvyydeltä. Pintavedet viilenivät 21°C:stä 6°C:hen. Tropiikin keskilämpötila putosi 27:stä 5 asteeseen[46]. Afrikassa saattoi olla jopa yli 20 astetta pakkasta[47]. Lämpö alkoi palata tropiikkiin noin 5 vuoden kuluttua törmäyksestä, ja 8 vuodessa oli jo helteitä. Mutta ennalleen maapallo palautui vasta 30 vuodessa. Lopuksi muutaman kymmenen- tai muutaman sadan vuoden aikana olisivat kasvihuonekaasut lämmittäneet Maata. Niitä syntyi metsäpaloissa ja liian eloperäisen aineen hapettumisessa[48].
On myös mahdollista, että kyseessä oli kaksoisasteroidi.[49]
Fyysikko Luiz Alvarez, hänen poikansa kemisti Walter Alvarez ja kemistit Frank Azaro ja Helen Michels löysivät vuonna 1979 liitukauden ja paleoseenikauden väliseltä rajalta normaalia suurempia iridiumpitoisuuksia[50][51][52][53] mittaamalla kerrostumia neutroniaktivaatioanalyysillä NAA:lla[54].
Vuonna 1970 Alverez oli ollut mukana löytämässä erästä kerrostumaa, josta voitiin päätellä liitukauden päättäneen KT-rajan syntyneen alle 1000 vuodessa. 1970-luvulla olivat Sarna-Wojcicki ja muut ajatelleen, että iridiumia voisi käyttää iänmäärityksessä, koska iridiumia sataa maahan meteoriiteista melko tasaista vauhtia.
Painovoimamittaukset ja muut havainnot paljastivat Jukatanilta[13] vuonna 1991[39] kerrostumien sisään hautautuneen rengasmaisista muodostumista koostuvan Chicxulub-kraatterin, joka syntyi liitukauden lopun aikoihin. Liitukauden ja seuraavan paleoseenikauden rajalla on kerrostuma, jossa on merkkejä asteroiditörmäyksestä, lasimaisia pallosia, tektiittejä ja murskaantunutta kvartsia ja merkkejä kondriittimeteoriittiaineksen normaalia suurimmista määristä näihin aikoihin. Vuonna 2010 41 tutkijan paneeli hyväksyi suuren asteroidin törmäyksen liitukauden lopun joukkotuhon syyksi hyläten Science-lehden artikkelissa tulivuorenpurkauksen riittämättömänä[55]. Selvisi myös, että maakerrostumien sotkeutuminen törmäyksessä selittää sen, että joissain paikoissa Chicxulub-törmäys näyttää tapahtuneen 0,3 miljoonaa vuotta ennen[56] varsinaista joukkotuhoa[55].
Joidenkin tutkijoiden mukaan Maahan törmäsi suhteellisen lyhyen ajan sisään muutamia suuria asteroideja. Yksi synnytti ehkä Intian seuduille Shiva-kraatterin saattoi laukaista Deccanin laavapurkaukset tai laajentaa niitä.
Iridiumpitoisuuksista on laskettu joukkotuhon aiheuttaneen asteroidin läpimitaksi noin 12–15 kilometriä[57]. Tämänkaltaisia törmäyksiä tapahtuu suurin piirtein kerran sadassa miljoonassa vuodessa[58] tai kaksi kertaa tiheämmin[59].
Asteroidi osui Maan pintaan luultavasti melko viistoon 20–30 asteen kulmassa ja vauhdilla 20 kilometriä sekunnissa. Iridiumpitoisuuden mukaan arvioitu meteoriittikraatterin läpimitta on noin 150–200 kilometriä. Törmäyshetkellä syntynyt kraatteri oli 100 km leveä ja 30 km syvä, mutta tasoittui nopeasti noin 170–180 km läpimittaiseksi rengaskehämuodostumaksi. Tasoittuminen tapahtui törmäyksessä sulaneen ja murskautuneen kiven aaltoillessa niin, että keskushuippu nousi ajoittain jopa 3 kertaa Mount Everestiä korkeammalle[60].
Törmäyksessä vapautui 500zettajoulea eli (5 × 1023 joulea) energiaa päätellen kraatterin koosta[61]. Tämä vastaa 100 biljoonan TNT-tonnin räjähdysvoimaa, mikä on sama kuin 100000 gigatonnia[62] ja 100 miljoonaa megatonnia, eli 10 miljardia Hiroshiman pommia[63] tai 2 miljoonaa suurinta koskaan räjäytettyä lämpöydinpommia, Tsar-Bombaa. Vertailun vuoksi suurimman vulkaanisen kraatterin La Garitan kalderan syntyräjähdys tuotti vain 10 zettajoulea. Lievempien arvioiden mukaan räjähdys olisi ollut vain kymmenesosa yllä mainitusta eli 10 miljoonaa megatonnia[57]. Törmäyksen voiman tarkka arvioiminen on vaikeaa, koska se riippuu monista tarkasti tuntemattomista suureista, jotka ovat asteroidin aineen tiheys, läpimitta ja nopeus.
Asteroiditeorian kanssa on kilpaillut tulivuoriteoria[64]. Tulivuorten väitetään myrkyttäneen ilmakehän, syöneen happea ja aiheuttaneen happosateita sekä nostaneen ilmaan auringonvaloa pois heijastavaa pölyä[65]. Joidenkin aiempien väitteiden mukaan myös suuret tulivuorenpurkaukset[66][67] hävittivät suuren osan lajistoa. Nykyisin tulivuoriteoriaa pidetään riittämättömänä, koska purkaukset jatkuivat pitkään ja dinosaurusten tuho tuli äkkiä[55].
Ilmaston ja/tai kasvillisuuden muutoksen on väitetty tuhonneen dinosaurukset[65]. Dinosaurusten tuhon syyksi on myös väitetty nisäkästä, joka olisi syönyt niiden munia[65]. Jotkut ovat väittäneen dinosaurusten tylsistyneen ja rappeutuneen aivoiltaan ja hävinneen sen takia[68]. On puhuttu myös lähellä tapahtuneesta supernovaräjähdyksestä[25], sairauksista[25] ja mannerliikuntojen aiheuttamasta ilmastonmuutoksesta. Saattaa olla, että tuhon syitä on useita, tai että yksi pääasiallinen tekijä laukaisi tapahtumaketjun, jolla oli pitkäaikaista vaikutusta.
Monetkaan aiemmin esitetyistä dinosaurusten häviämisteorioista ei selitä miksi toiset lajit säilyivät ja toiset tuhoutuivat[25]. Dinosaurusten tuhon selittävän teorian olisi selitettävä myös monien merieläinten kuten ammoniittien tuho ja se, miksi niin monet etupäässä pienet lajit säilyivät hengissä. Dinosaurukset olivat useimpien näkemysten mukaan tasalämpöisiä, lämpimään sopeutuneita eläimiä. Lyhytaikainenkin ilmaston muutos olisi ollut niille epäedullinen. Nisäkkäät sen sijaan selviävät hengissä monenlaisissa oloissa.
Tertiäärikausi Paleoseenikausi Joukkosukupuutto Shiva-kraatteri Laakiobasalttipurkaus Supertulivuori Ydintalvi
Matti Eronen: Jääkausien jäljillä ISBN 951-9269-59-2, ISSN 0357-7937, Ursan julkaisuja 43, Ursa Helsinki 1991, Juha Pekka Lunkka, Maapallon ilmastohistoria, Gaudeamus 2008. Heikki Oja: Maapallo ja avaruus, Törmäyskatastrofit, URSA Helsinki 1984, Ursan julkaisuja 25, ISBN 951-9269-27-4, ISSN 0357-7937, s. 119, Kalle Taipale, Levoton maapallo, Kirjayhtymä 1996, ISBN 951-26-4160-7 Dinosaurukset, Sarja Ihmeellinen luonto, Christopher K. Brochu, John Long, Colin Mchenry, Toimittaja Micheal K. Brett-Surman 1997, Gummerus Helsinki 2004, 1. painos, ISBN 951-20-6547-9 nid. ja 978-951-20-6547-9 sid., Alkuteos Dinosaurs vuodelta 1997, Suom. Jenni Kovanen, Suom asiantuntija Mikko Haaramo s. 52
YLE tiedeuutiset 4.3.2010.
Luokka:Joukkosukupuutot Luokka:Dinosaurukset Luokka:Kosmiset törmäykset Luokka:Mesotsooinen maailmankausi Luokka:Seulonnan keskeiset artikkelit