Những bí ẩn tội phạm cổ điển có tác dụng vì hầu hết mọi nhân vật đều trở thành nghi phạm giết người. Sự diệt vong của loài khủng long không phải loài chim trông rất giống như vậy. Hiệu ứng Chicxulub và hậu quả của nó đã tạo ra một lượng lớn nghi phạm có khả năng gây chết người. từ? Một quả cầu lửa khổng lồ và một cơn sóng thần khổng lồ? Biến động hoang dã của khí hậu? Cháy rừng toàn cầu? Bầu trời đen cản trở quá trình quang hợp? Tất cả mọi thứ được đề cập ở trên?

Việc mô hình hóa những tác động này, kết hợp với dữ liệu về mô hình tuyệt chủng, đã dẫn đến những quan điểm khác nhau về những gì đã được chứng minh là có tính chất quyết định đối với sự tuyệt chủng của nhiều loài. Trong cái nhìn mới nhất về sự tuyệt chủng cuối kỷ Phấn trắng, một nhóm các nhà khoa học chủ yếu có trụ sở tại Brussels đã xem xét lại các trầm tích được tạo ra sau vụ va chạm và phát hiện ra rằng phần lớn mảnh vụn đến từ bụi mịn. Khi loại bụi này được đưa vào các mô hình khí hậu, nhiệt độ toàn cầu giảm tới 25 độ C và quá trình quang hợp dừng lại trong khoảng hai năm.

Từ bụi đến bụi

Có rất nhiều điều xảy ra trong bầu khí quyển trong những năm sau vụ va chạm. Các mảnh vụn do va chạm sẽ quay trở lại bầu khí quyển Trái đất, trong quá trình đốt cháy thành các hạt đá mịn, giàu lưu huỳnh. Nhiệt từ quá trình này có thể gây cháy rừng lớn, tạo thêm nhiều bồ hóng vào hỗn hợp. Tất cả đều bắt nguồn từ những mảnh vụn từ vụ va chạm còn sót lại trong bầu khí quyển.

Điều này đã dẫn đến ý tưởng về “hiệu ứng mùa đông”, nơi có ít ánh sáng mặt trời chiếu tới Trái đất hơn, khiến nhiệt độ giảm đáng kể và có thể làm ngừng quá trình quang hợp. Ba thành phần chính của bụi khí quyển – bồ hóng, mảnh vụn đá và các hạt giàu lưu huỳnh – đã bị đổ lỗi, nhưng mô hình hóa đã đặt ra câu hỏi về việc liệu có bất kỳ thành phần nào trong số chúng hiện diện ở mức đủ để gây ra tác động vào mùa đông hay không.

Để hiểu rõ hơn về những gì đang diễn ra, các nhà nghiên cứu đằng sau bài báo mới này đã xem xét lại trầm tích tại một địa điểm có tên Tanis ở Bắc Dakota, nơi các mảnh vụn sóng thần dạt vào bờ ngay sau vụ va chạm. Cũng được tìm thấy: Các tinh thể thạch anh bị sốc có thể đã đến ngay địa điểm sau vụ va chạm trong vòng vài giờ. Trên tất cả các lớp mảnh vụn va chạm đó là lớp bụi giàu iridium bao gồm phần lớn là vật liệu silicat bị đẩy ra khỏi vị trí va chạm và dần dần lắng xuống trong vài năm tới.

Các nhà nghiên cứu đã quét lớp này bằng máy chụp ảnh nhiễu xạ laser, cho phép họ ước tính kích thước của các hạt bụi hình thành nên các lớp trầm tích này. Kích thước hạt trung bình hóa ra nhỏ hơn nhiều so với kích thước mà hầu hết các nghiên cứu cho rằng sẽ xảy ra do va chạm. Kích thước nhỏ hơn này sẽ có tác động đến thời gian bụi tồn tại trong khí quyển cũng như cách nó tương tác với ánh sáng mặt trời.

Để hiểu điều này ảnh hưởng như thế nào đến các sự kiện sau tác động của Chicxulub, các nhà nghiên cứu đã liên kết nó với mô hình khí hậu toàn cầu.

Niềm vui lớn nhất

Các nhà nghiên cứu đã cho phép mô hình đạt đến trạng thái ổn định về sự hình thành lục địa và thành phần khí quyển vào cuối kỷ Phấn trắng. Tùy theo mùa, điều này khiến nhiệt độ toàn cầu dao động trong khoảng từ 15° đến 19°C. Sau đó, họ bơm rất nhiều thứ vào bầu khí quyển đó, dựa trên ước tính được tạo ra ở nơi khác: 10¹⁸ gram bụi silicat, 10¹⁶ gam bồ hóng và 10¹⁷ Số gam lưu huỳnh dioxit. Họ cũng chạy mô phỏng từng mảnh vỡ va chạm riêng lẻ để so sánh.

Hiệu ứng thật ấn tượng. Các trường hợp cực đoan nhất của mô hình khí hậu cho thấy nhiệt độ giảm tới 25 độ C. Các điều kiện vẫn ở mức “cực đoan” trong ít nhất 5 năm và nhiệt độ vẫn ở dưới mức trước khi xảy ra tác động trong khoảng 20 năm.

Mỗi loại vật liệu có chu kỳ bán rã riêng biệt trong khí quyển và phản ứng theo những cách khác nhau với ánh sáng, cả ánh sáng mặt trời tới và bức xạ hồng ngoại truyền từ Trái đất vào không gian. Kết quả là, tác động của hỗn hợp chúng khác với tác động của bất kỳ loại hạt nào trong khí quyển. Các hạt bụi mịn được sử dụng trong nghiên cứu này tồn tại trong khí quyển lâu hơn gấp đôi so với bụi thô hơn được khám phá trong các mô hình trước đó.

Ngoài sự thay đổi mạnh mẽ của khí hậu, các nhà nghiên cứu ước tính rằng phải mất chưa đầy hai tuần sau tác động của quá trình quang hợp để dừng lại trên toàn cầu. Nó tránh xa thế giới ít nhất 1,7 năm khi quay trở lại một phần vào mùa hè Nam bán cầu. (Điều này phù hợp với sự tuyệt chủng đang nghiêm trọng hơn ở Bắc bán cầu.) Quá trình quang hợp vẫn bị ức chế tới 4 năm sau vụ va chạm.

Những phát hiện này giúp giải thích tại sao tội phạm khoa học lại khó giải quyết đến vậy. Chỉ cần một sự thay đổi nhỏ về kích thước của các hạt được thổi lên cao tại Chicxulub cũng có thể làm thay đổi đáng kể động lực khí hậu trong những năm tiếp theo. Hy vọng rằng, theo thời gian, dữ liệu từ các địa điểm khác sẽ giúp chúng ta phân loại các sự kiện phức tạp xảy ra sau vụ va chạm.

Khoa học Trái đất Tự nhiên, 2023. DOI: 10.1038/s41561-023-01290-4 (Giới thiệu về ID kỹ thuật số).