Dinozaury: jak dowody kopalne wyjaśniają ich ewolucję i wymieranie

Trzy oddzielne linie naukowych dowodów wyjaśniają historię dinozaurów: precyzyjnie datowane warstwy skalne, które pokazują, kiedy dinozaury po raz pierwszy się pojawiły, skamieniałości, które zachowują ich kości i zachowanie, oraz sygnały izotopowe w skale z końca okresu kredy, które identyfikują, co je zabiło. W ciągu ostatniej dekady naukowcy udoskonalili wszystkie trzy metody, używając metod od datowania uran-ołów do geochemii izotopowej.

Pochodzenie: przepisywanie czasów triasu

Naukowcy z Massachusetts Institute of Technology (MIT) datowali wulkaniczne kryształy cyrkonu z Formacji Chinle, sekwencji skalnej obejmującej Arizonę, Nowy Meksyk, Utah i Kolorado, i odkryli dinozaury w Ameryce Północnej około 223 milionów lat temu. Metoda opiera się na pomiarze stosunku izotopów uranu do ołowiu w kryształach cyrkonu, które zaczynają gromadzić ołów ze znaną prędkością, gdy tylko mineral się tworzy, dając naukowcom precyzyjny wiek otaczającej skały.

To odkrycie skomplikowało wcześniejszy pogląd, że dinozaury pojawiły się tylko w Ameryce Południowej około 230 milionów lat temu, zanim rozprzestrzeniły się gdzie indziej. Geolog Jahan Ramezani, który pracował nad badaniem MIT, powiedział, że dwa kontinenty wykazują bardzo różne wzorce ewolucyjne w tym okresie.

W Ameryce Południowej natomiast naukowcy znaleźli bardzo mało nakładania się między wcześniejszymi i późniejszymi etapami ewolucyjnymi dinozaurów. Zespół zidentyfikował również lukę 16 milionów lat w zapisie kopalin tuż poniżej najstarszych znanych skał zawierających dinozaury, co oznacza, że dinozaury mogły pochodzić nawet wcześniej niż pokazują obecne skamieniałości, jeśli dowody z tego okresu nigdy nie zostały zachowane lub nie zostały jeszcze znalezione.

Jak skamieniałości zachowują dowody dinozaurów

Muzeum Historii Naturalnej w Londynie wyjaśnia, że większość skamieniałości dinozaurów powstaje w wyniku procesu zwanego petryfikacją. Zwierzę, które umiera w pobliżu jeziora lub rzeki, może zostać szybko pogrzebane w błocie, piasku lub osadzie; wynikający z tego brak tlenu spowalnia rozkład wystarczająco długo, aby woda gruntowa mogła zdeponować minerały wewnątrz kości, powoli zamieniając ją w kamień. Muzeum zauważa, że proces ten może trwać miliony lat i zazwyczaj wymaga szybkiego pogrzebania, co jest jednym z powodów rzadkości znalezisk.

• Skamieniałości ciała: zachowane kości, zęby i pazury, często z teksturą wewnętrzną podobną do gąbki lub plastra miodu pozostawioną przez kryształy minerałów.
• Skamieniałości śladów: odciski stóp, odciski skóry lub piór oraz koprolizy (skamielone odchody), które rejestrują zachowanie, a nie części ciała.
• Odciski i odlewy skamieniałości: dutości pozostawione, gdy woda gruntowa rozpuszcza pogrzebane kości, później wypełnione osadami lub minerałami w celu utworzenia odlewu pierwotnego kształtu.

Asteroida, która zakończyła epokę dinozaurów

Okres kredowy zakończył się nagle 66 milionów lat temu, gdy asteroida uderzyła w to, co jest teraz Półwysepem Jukatan w Meksyku, pozostawiając krater Chicxulub. Badanie z 2024 roku prowadzone przez Mario Fischera-Göddego z Uniwersytetu Kolońskiego, raportowane przez Muzeum Historii Naturalnej i Sci.News, mierzyło izotopy rutenu w skale granicznej pogranicza kredowo-paleogenowego z miejsc obejmujących Hiszpanię, Włochy i Danię. Sygnatury izotopowe odpowiadały chondrytem węglowym, a nie asteroidy krzemiankowymi typowymi dla wewnętrznego Układu Słonecznego, co wskazuje, że uderzający obiekt pochodził spoza orbity Jowisza.

Naukowcy porównali próbki graniczne z materiałem z pięciu innych, mniejszych struktur udarów datowanych między 36 milionami a 470 milionami lat temu, a także ze starożytnych warstw sfer udaru i dwoma meteorytem węglowymi, aby potwierdzić, że dopasowanie było specyficzne dla zdarzenia Chicxulub. Według Sci.News profesor Uniwersytetu Kolońskiego Carsten Münker, współautor badania, powiedział, że odkrycie sprawia, że zderzenie Chicxulub jest "bardzo rzadkim i wyjątkowym zdarzeniem w czasie geologicznym" wśród znanych uderzeń asteroidów na Ziemi.

National Geographic informuje, że asteroida uderzyła z prędkością około 45 000 mil na godzinę, wyrzucając duże ilości kurzu, gruzu i siarki do atmosfery i wyzwalając poważne zaburzenia klimatyczne na całym świecie. Ten sam artykuł stwierdza, że około 76 procent wszystkich gatunków na Ziemi wymarło, w tym wszystkie dinozaury nie-ptasie, podczas gdy ptaki — zaklasyfikowane przez naukowców jako dinozaury ptasie — przetrwały. Sci.News przytacza bliską, ale nieco inną liczbę, przypisując badaczom z Uniwersytetu Kolońskiego odkrycie, że zderzenie i jego następstwa zabiły 75 procent życia na planecie.

Czy wulkanizm był również czynnikiem?

National Geographic zauważa, że duże erupcje wulkaniczne w Deccan Traps w dzisiejszych Indiach mogły potęgować kryzys środowiskowy mniej więcej w tym samym czasie co zderzenie. Publikacja stwierdza również, że zdarzenie Chicxulub pozostaje jedynym z głównych wymierań masowych Ziemi ostatecznie powiązanym z uderzeniem asteroidy, podczas gdy pozostałe cztery były przede wszystkim związane z aktywnością wulkaniczną i długoterminowymi zmianami klimatycznymi, a nie pojedynczym uderzeniem.