Динозавры: как палеонтологические доказательства объясняют их эволюцию и вымирание

Три отдельные линии научных доказательств объясняют историю динозавров: точно датированные слои горных пород, которые показывают, когда динозавры впервые появились, ископаемые, которые сохраняют их кости и поведение, и изотопные сигнатуры в породе, относящейся к концу мелового периода, которые определяют, что их истребило. За прошлое десятилетие исследователи уточнили все три метода, используя методы от датирования уран-свинец до изотопной геохимии.

Происхождение: переписывая временную шкалу триаса

Исследователи Массачусетского технологического института (MIT) датировали вулканические кристаллы циркона из формации Чинле, последовательности горных пород, охватывающей Аризону, Нью-Мексико, Юту и Колорадо, и обнаружили динозавров в Северной Америке примерно 223 миллиона лет назад. Метод основан на измерении соотношения изотопов урана и свинца в кристаллах циркона, которые начинают накапливать свинец с известной скоростью, как только минерал образуется, давая ученым точный возраст окружающей породы.

Эта находка осложнила более раннее представление о том, что динозавры возникли только в Южной Америке около 230 миллионов лет назад, прежде чем распространиться на другие места. Геолог Джахан Рамезани, работавший над исследованием MIT, сказал, что два континента показывают очень разные эволюционные модели в течение этого периода.

В Южной Америке, напротив, исследователи обнаружили очень мало пересечений между ранними и более поздними эволюционными стадиями динозавров. Команда также определила пробел в 16 миллионов лет в ископаемом рекорде прямо под самыми старыми известными горными породами, содержащими динозавров, означая, что динозавры могли возникнуть даже раньше, чем показывают текущие ископаемые, если доказательства из того периода никогда не сохранялись или еще не найдены.

Как ископаемые сохраняют доказательства динозавров

Музей естественной истории в Лондоне объясняет, что большинство ископаемых динозавров образуются в процессе, называемом петрификацией. Животное, которое умирает возле озера или реки, может быть быстро захоронено в грязь, песок или ил; результирующее отсутствие кислорода замедляет разложение достаточно долго, чтобы грунтовые воды отложили минералы внутри кости, постепенно превратив ее в камень. Музей отмечает, что этот процесс может занять миллионы лет и обычно требует быстрого захоронения, что является одной из причин редкости находок.

• Окаменелые останки: сохраненные кости, зубы и когти, часто с пористой или сотовидной внутренней структурой, оставленной кристаллами минералов.
• Следовые ископаемые: отпечатки лап, отпечатки кожи или перьев и копролиты (окаменелые фекалии), которые записывают поведение, а не части тела.
• Отливки и слепки ископаемых: полости, оставленные, когда грунтовые воды растворяют захороненные кости, позже заполненные осадком или минералами, чтобы сформировать слепок исходной формы.

Астероид, который положил конец эпохе динозавров

Меловой период закончился внезапно 66 миллионов лет назад, когда астероид столкнулся с тем, что сейчас является полуостровом Юкатан в Мексике, оставив кратер Чиксулуб. Исследование 2024 года под руководством Марио Фишера-Гёдде из Кельнского университета, о котором сообщили Музей естественной истории и Sci.News, измерило изотопы рутения в породах границы мелового-палеогенового периода из мест, включая Испанию, Италию и Данию. Изотопные сигнатуры соответствовали углеродистым хондритам, а не кремнистым астероидам, типичным для внутренней части Солнечной системы, что указывает на то, что ударник возник за пределами орбиты Юпитера.

Исследователи сравнили образцы границы с материалом из пяти других меньших структур ударов, датированных между 36 миллионами и 470 миллионами лет назад, а также с древними слоями сфернул ударов и двумя углеродистыми метеоритами, чтобы подтвердить, что совпадение было специфичным для события Чиксулуб. По словам Sci.News, профессор Кельнского университета Карстен Мюнкер, соавтор исследования, сказал, что эта находка делает удар Чиксулуб «очень редким и уникальным событием в геологическом времени» среди известных астероидных ударов на Земле.

National Geographic сообщает, что астероид столкнулся с примерно 45 000 миль в час, выбросив большие объемы пыли, обломков и серы в атмосферу и вызвав серьезное нарушение климата по всему миру. Та же статья говорит, что примерно 76 процентов всех видов на Земле вымерли, включая всех неавиальных динозавров, в то время как птицы — классифицируемые учеными как авиальные динозавры — выжили. Sci.News приводит близкую, но немного отличающуюся цифру, относя к исследователям Кельнского университета открытие, что удар и его последствия убили 75 процентов жизни на планете.

Был ли вулканизм также фактором?

National Geographic отмечает, что крупные вулканические извержения на Декканских траппах в нынешней Индии могли усугубить экологический кризис примерно в то же время, что и удар. Выход также говорит, что событие Чиксулуб остается единственным из крупных массовых вымираний Земли, однозначно связанным с ударом астероида, так как остальные четыре были в первую очередь связаны с вулканической деятельностью и долгосрочными климатическими изменениями, а не с одиночным ударом.