Ruim 200 miljoen jaar geleden, tijdens een van de vijf grote massa-extincties, stierf maar liefst 76 procent van alle soorten op aarde uit. Maar de een zijn dood, is de ander zijn brood, zeggen ze weleens: na de uitsterving maakten de dinosaurussen hun opwachting. Dat gebeurde echter niet na een warme periode zoals altijd gedacht, maar na extreme koude.
Die massale uitsterving van soorten, om precies te zijn 201,6 miljoen jaar geleden, viel samen met gigantische vulkaanuitbarstingen. De enorme hoeveelheden lava zorgden ervoor dat supercontinent Pangea uiteenviel. Zo ontstonden de losse continenten, zoals we die nu kennen: Noord- en Zuid-Amerika, Europa en Afrika. Het luidde het einde van het Trias in en het begin van het Jura, de periode die we kennen van de dinosaurussen. Er was ruimte genoeg voor de dieren om te floreren en te domineren, nu zoveel andere soorten waren uitgestorven.
Geen opwarming maar afkoeling
Tot nu toe werd altijd gedacht dat een duizenden jaren durende toename van CO2 in de lucht, veroorzaakt door de vulkaanuitbarstingen, leidde tot een opwarming van de aarde die veel soorten te veel werd. De grote hoeveelheid koolstofdioxide verzuurde bovendien de oceanen, waardoor ook daar nog eens 20 procent van de soorten het loodje legde.
Een nieuwe studie beweert echter het tegenovergestelde: niet warmte, maar kou was de boosdoener. Dat zit zo: de grote uitbarstingen van lava duurden geen duizenden jaren, zoals gedacht, maar waren korte explosies die ieder minder dan honderd jaar duurden. In deze korte tijd werden sulfaatdeeltjes de atmosfeer in geblazen die het zonlicht blokkeerden. Daardoor koelde de aarde af en vroren veel soorten dood.
Vulkanische winters
Daarna stegen de temperaturen geleidelijk door de CO2-uitstoot, terwijl het al erg warm was: in het late Trias zat er al drie keer zoveel CO2 in de lucht als nu. Dat zorgde voor een nog massaler uitsterven van soorten, maar het ergste leed was al geschied door de vulkanische winters, menen onderzoekers nu.
“Koolstofdioxide en sulfaten werken niet alleen op tegengestelde manieren, maar ook op heel andere tijdschalen”, vertelt hoofdonderzoeker Dennis Kent van de Columbia Climate School. “Het duurt lang voordat CO2 zich ophoopt en de planeet opwarmt, maar het effect van sulfaten is vrijwel onmiddellijk. Dit vond plaats binnen de tijdsspanne van een mensenleven.”
CAMP
De Trias-Jura-massa-extinctie is lang gekoppeld aan de uitbarstingen van de zogenaamde Centraal-Atlantische Magmatische Provincie, of CAMP, een gebied van 11 miljoen vierkante kilometer waar veel vulkaanuitbarstingen plaatsvonden en dat nu voornamelijk uit basalt bestaat. In een baanbrekende studie uit 2013 leverden Kent en zijn collega’s misschien wel de meest definitieve link. Kent, een specialist in paleomagnetisme, ontdekte een consistente omkering in de polariteit van sedimenten net onder de eerste CAMP-uitbarstingen, wat aantoonde dat ze allemaal op hetzelfde moment plaatsvonden in verschillende delen van de wereld. Met behulp van radioactieve isotopen kon het begin van de vulkanische activiteit worden gedateerd op 201.564.000 jaar geleden, met een marge van enkele tienduizenden jaren. Wetenschappers konden niet zeggen hoe groot de eerste uitbarstingen waren, maar velen gingen ervan uit dat de enorme CAMP-afzettingen duizenden jaren nodig hadden om zich op te bouwen.
De aardmagnetische pool
In de nieuwe studie hebben Kent en zijn collega’s data vergeleken van deze CAMP-afzettingen in de bergen van Marokko, langs de Bay of Fundy in Nova Scotia, en het Newark Basin in New Jersey. Hun belangrijkste bewijs: de lijn van magnetische deeltjes in de gesteenten die een registratie vormt van de vroegere drift van de aardmagnetische pool tijdens de uitbarstingen. Door een complex aantal processen staat deze pool enigszins los van de onveranderlijke rotatie-as van de planeet – de echte noordpool – en verschuift hij jaarlijks enkele tienden van een graad. Door dit fenomeen wijzen magnetische deeltjes in lava die binnen een paar decennia na elkaar zijn afgezet in dezelfde richting, terwijl deeltjes die bijvoorbeeld duizenden jaren later zijn afgezet, 20 tot 30 graden in een andere richting wijzen.
De onderzoekers ontdekten vijf opeenvolgende lava-uitbarstingen over een periode van ongeveer 40.000 jaar. Daarbij wezen de magnetische deeltjes allemaal in één richting, wat aangeeft dat de lava-uitbarsting in minder dan honderd jaar was ontstaan, voordat de drift van de magnetische pool de richting van de deeltjes een aantal graden zou verschuiven. Deze enorme uitbarstingen joegen zoveel sulfaten in korte tijd de lucht in dat het zonlicht grotendeels werd geblokkeerd, waardoor de temperaturen kelderden.
Sulfaat regent weg
In tegenstelling tot koolstofdioxide, dat eeuwenlang in de atmosfeer blijft, regenen vulkanische sulfaatdeeltjes binnen enkele jaren weer naar beneden, zodat koude periodes niet lang aanhouden. Maar door de snelheid en omvang van de uitbarstingen waren deze vulkanische winters wel verwoestend. De onderzoekers vergeleken de CAMP-reeks met de sulfaten van de uitbarsting van de Laki-vulkaan in IJsland in 1783, die ook heel heftig was en bijvoorbeeld tot slechte oogsten leidde: de CAMP-uitbarstingen waren volgens hen nog honderden keren groter.
De dino’s
In sedimenten net onder de CAMP-lagen liggen Trias-fossielen: grote verwanten van krokodillen, vreemde boomhagedissen, gigantische amfibieën en veel tropische planten. Die verdwenen door de CAMP-uitbarstingen. Kleine gevederde dinosauriërs waren al tientallen miljoenen jaren aanwezig en overleefden wel. Die floreerden en werden veel groter om uit te groeien tot de enorme dino’s die uiteindelijk miljoenen jaren het leven op aarde zouden domineren. Ook schildpadden, echte hagedissen en zoogdieren wisten te overleven, mogelijk omdat ze klein waren en zich konden verschuilen in holen.
“De omvang van de effecten hangt samen met hoe geconcentreerd de gebeurtenissen zijn”, legt onderzoeker Paul Olsen uit tot besluit. “Kleine uitbarstingen, verspreid over tienduizenden jaren, hebben veel minder impact dan als dezelfde vulkaanuitbarstingen in minder dan een eeuw plaatsvinden. De CAMP-uitbarstingen blijken buitengewoon geconcentreerde gebeurtenissen.”
