Uudet löydöt kertovat hirmuliskojen tuhosta hetki hetkeltä

Vähitellen tärinä vaimenee. Hirmulisko nousee varovasti ja katsoo kohti merta. Kaukana näkyy vesimuuri, joka tulee koko ajan lähemmäksi.

Triceratops alkaa perääntyä, mutta tuntee yhtäkkiä polttavaa kipua selässään. Sitten kipu toistuu kerta toisensa jälkeen.

Taivaalta sataa kuumia pieniä kiviä. Hehkuvat kivet myös sytyttävät ympäröiviä puita palamaan.

Hädissään hirmulisko ei ole huomannut joelta tulleen vesimuurin saavuttaneen sitä, ja pian hyökyaalto vyöryy rantatörmän yli ja huuhtoo tonnien painoisen hirmuliskon mukanaan.

Kun vesi taas laskeutuu, maassa viruu merilevien ja kaatuneiden puiden seassa joukko hukkuneita tai silpoutuneita eläimiä. Siellä täällä sätkii kaloja.

Sitten uusi hyökyaalto pyyhkäisee joentörmän yli ja tuo mukanaan mutavyöryn, joka peittää maan paksuna kerroksena.

Tältä on voinut näyttää Tanisissa nykyisen Pohjois-Dakotan alueella Yhdysvalloissa, kun tuhansien miljardien tonnien painoinen asteroidi törmäsi Maahan 66 miljoonaa vuotta sitten.

Nyt paleontologit ovat päässeet tutkimaan paikkaa. Muinaisen mutakerroksen alta löytyneet fossiilit ja jäljet kertovat minuutti minuutilta, miten tuho, joka hävitti hirmuliskot, eteni.

Isä ja poika asteroidin jäljillä

Hirmuliskot olivat maapallon hallitseva eläinryhmä 160 miljoonaa vuotta. Sitten ne yhtäkkiä katosivat lukuun ottamatta muutamaa höyhenpeitteistä lajia, joista kehittyivät nykyiset linnut.

Äkillisen katoamisen syystä käytiin kiivasta keskustelua yli sata vuotta. Eri teorioissa syyksi esitettiin muun muassa aivojen kutistumista, kulkutauteja ja sukupuolivietin hiipumista.

1970-luvulla yhä useampi tutkija alkoi kallistua sille kannalle, että joukkotuhon taustalla olivat rajut tulivuorenpurkaukset. Teorian haastoi kuitenkin vuonna 1980 yhdysvaltalainen tutkijaryhmä, jota johtivat Luis ja Walter Alvarez, isä ja poika.

Walter Alvarez oli geologi, ja hän oli tutkinut Italiassa punaisesta savikerrostumasta otettuja näytteitä, jotka olivat peräisin ajalta, jolloin hirmuliskot katosivat.

Kotona Yhdysvalloissa hänen isänsä Luis Alvarez, joka oli Nobelin palkinnon saanut fyysikko, auttoi häntä tutkimaan näytteitä lähemmin.

He yrittivät määrittää, miten suuri ikäero oli savikerroksen ylimpien ja alimpien osien välillä, mutta tulivatkin löytäneeksi jotakin paljon kiinnostavampaa.

Savikerroksessa oli poikkeuksellisen paljon iridiumia. Se on alkuaine, joka on Maassa melko harvinainen mutta jota esiintyy runsaasti asteroideissa.

Alvarezit aavistivat olevansa ison läpimurron jäljillä, mutta heidän piti ensin varmistaa, että iridium ei ollut peräisin jostakin Italiassa sattuneesta paikallisesta ilmiöstä.

Niinpä he kävivät Tanskassa ja Uudessa-Seelannissa tutkimassa savikerroksia, jotka ovat syntyneet samalla aikakaudella. Niistäkin löytyi runsain mitoin iridiumia.

Alvarezit olivat nyt vakuuttuneita siitä, että hirmuliskojen katoamisen aikoihin Maahan oli törmännyt asteroidi, jonka jälkiä oli kaikkialla maapallolla.

Asteroidi-isku olisi helposti voinut hävittää ison osan Maan eläimistä ja kasveista.

Etenkin isä Alvarez pystyi kuvittelemaan tuhon laajuuden. Hän oli ollut tarkkailijana lentokoneessa, joka seurasi pommikonetta, joka pudotti ydinpommin Hiroshimaan 6. elokuuta 1945.

Maahan 66 miljoonaa vuotta sitten iskeytynyt asteroidi sai aikaan räjähdyksen, jonka voimakkuus oli miljardeja kertoja niin suuri kuin Hiroshiman kaupungin tuhonnut ydinpommin räjähdys.

Teoria herätti paljon huomiota mutta myös epäilyksiä. Missä oli iskun tekemä kraatteri? Vastaus saatiin kymmenen vuotta myöhemmin.

Jukatanin niemimaan rannikolta Meksikosta löydettiin 180 kilometriä leveä kraatteri, joka on syntynyt juuri samaan aikaan, kun hirmuliskot hävisivät.

Intia peittyi laavaan

Törmäyskraatterin löytyminen ei suinkaan päättänyt väittelyä hirmuliskojen tuhon syistä. Vaikka asteroidi oli antanut viimeisen iskun, monet tutkijat olivat yhä sitä mieltä, että hirmuliskojen sukupuutto oli alkanut jo kauan ennen sitä. Heillä oli myös esittää syyllinen.

Intiassa Deccanin ylängöllä sijaitsevat porrasmaiset laavakivimuodostelmat syntyivät tulivuorenpurkauksissa samoihin aikoihin, kun hirmuliskot katosivat. Alueelta on mitattu kahden kilometrin paksuinen laavakivikerros, jonka pinta-ala on noin 500 000 neliökilometriä.

Tulivuorenpurkaukset alkoivat todennäköisesti noin 300 000 vuotta ennen asteroidi-iskua, ja ne epäilemättä tekivät pahaa jälkeä eläimistössä. Maapallon lämpötila vaihteli purkauksien edetessä, ja merenpinnan nousu hävitti monta lajia.

Varmaa vastausta vailla on kysymys, miten rajusti tulivuorenpurkaukset koettelivat Maan elämää. Osa tutkijoista on sitä mieltä, että tulivuorenpurkaukset aiheuttivat suurimman osan siitä lajien joukkotuhosta, joka on pantu asteroidi-iskun kontolle.

Toisten mukaan taas tulivuorenpurkauksien vaikutus oli pieni. Tutkijoita hämmästyttää muun muassa tapahtumien aikajärjestys. Deccanin tulivuorenpurkaukset alkoivat ennen asteroidi-iskua, mutta suurimmat niistä tapahtuivat ehkä vasta sen jälkeen.

Lisäksi osa tutkimuksista viittaa siihen, että hirmuliskot olivat harvenemassa jo ennen asteroidi-iskua, kun taas toisten tulosten mukaan hirmuliskoilla ei ollut hätäpäivääkään ennen asteroidin törmäystä.

Ristiriitaiset tulkinnat johtuvat muun muassa siitä, että hirmuliskojen loppuajoilta tunnetaan vain vähän fossiileja. Juuri asteroidi-iskun ajoilta ei ole ollut yhtään hirmuliskojen jäännöksiä.

Nyt tilanne on muuttunut, kun tiedetään paikka, jossa on hyvin säilyneitä jäännöksiä hirmuliskoista. Liskoista, jotka ovat kuolleet vain minuutteja asteroidi-iskun jälkeen.

Kalat tukehtuivat lasirakeisiin

Floridan Palm Beachissä toimivan luonnonhistoriallisen museon paleontologi Robert DePalma oli vähän epäileväinen, kun eräs fossiilienkeräilijä kertoi hänelle syrjäisen Bowmanin pikkukaupungin lähistöllä Pohjois-Dakotan osavaltiossa olevasta paikasta, jossa oli kalojen fossiileja.

Hirmuliskojen aikaiset fossiilit ovat tuolla alueella hyvin yleisiä, sillä se on osa fossiileistaan kuuluisaa Hell Creek -kalliomuodostelmaa, joka ulottuu Montanan, Etelä- ja Pohjois-Dakotan ja Wyomingin osavaltioihin Yhdysvaltojen pohjoislaidalla.

Hell Creekin maastoa kutsutaan nimellä ”badlands”. Se on kallioista ja savimaalajeista muodostunutta kivistä erämaata, jota tuuli ja vesi ovat muovanneet miljoonien vuosien ajan niin, että monin paikoin kallioiden eri kerrokset ovat selvästi näkyvissä.

Fossiilienkeräilijä oli luopunut yrityksistä saada kalafossiilit irti kalliosta, koska ne olivat hauraita, ja pyysi siksi DePalmaa ottamaan kaivupaikan vastuulleen.

DePalma kävi paikalla ja löysikin hienoja kalafossiileja. Hän arveli, että paikalla oli muinoin ollut järvi, mutta kaloissa oli jotakin erikoista. Monilla niistä oli kiduksissaan pieniä pyöreitä kiviä. DePalma tunnisti ne tektiiteiksi.

Tektiitit ovat lasirakeita, joita syntyy, kun meteoriitti tai muu iso lohkare iskeytyy Maahan ja iskun energia sulattaa sekä lohkareen että kallioperän lasiksi.

Kun isku paiskaa lasisulan pisarat ilmaan, ne jähmettyvät rakeiksi. Tektiittejä syntyi runsain mitoin, kun asteroidi törmäsi Etelä-Meksikoon 66 miljoonaa vuotta sitten.

DePalma löysi myös pieniä kvartsin kappaleita, joissa oli jälkiä valtavasta paineesta. Sekin on tyypillinen seuraus kosmisen kappaleen törmäyksestä Maahan. Löydöt saivat DePalman innostumaan tosissaan.

Käsillä näytti olevan ensi käden todisteita hirmuliskojen lopun ajoista. Hän vuokrasi alueen maanomistajalta ja alkoi kaivaa jäännöksiä esiin. Kerros kerrokselta hänen innostuksensa kasvoi.

Kävi ilmi, että paikalla ei ollut ollut järvi vaan yli äyräidensä tulvinut joki. Maasta paljastui jäännöksiä, jotka olivat peräisin niin merestä ja makeasta vedestä kuin kuivalta maaltakin.

DePalma irrotti kalliosta taltalla ja meisselillä ammoniitteja eli muinaisia kuorellisia nilviäisiä ja merilevää, joiden ympärillä lojui palaneita puiden runkoja, oksia ja juuria sekä makean veden kaloja ja maaeläinten, kuten Triceratopsin, luita.

DePalma antoi paikalle nimen Tanis muinaisen Egyptin kaupungin mukaan. Vuonna 2019 hän vihdoin julkaisi tutkimuksensa.

Joelta tuli hyökyaalto

Robert DePalman Tanis oli 66 miljoonaa vuotta sitten subtrooppinen jokisuisto, jonka soisilla rannoilla kasvoi sypressejä ja neidonhiuspuita.

Muutaman kilometrin päässä idässä joki laski sisämereen, joka jakoi nykyisen Pohjois-Amerikan pitkittäin kahtia. Sisämeri ulottui etelässä Texasista pohjoiseen Tanisin tienoille 3 000 kilometrin päähän paikasta, johon asteroidi osui.

Asteroidi-isku teki Tanisista kasvien ja eläinten joukkohaudan. Samaan paikkaan hautautui yhden päivän aikana kuivan maan, makean veden ja merten lajeja. DePalma lähti selvittämään tuon päivän tapahtumia kuin rikospaikkatutkija.

Tanisin maaperässä on monta kalliokerrosta. Yksi niistä on 1,3 metriä paksu, ja se sisältää nyt löydetyt fossiilit. Sen alla on kaltevia kivimuodostelmia, jotka muinoin muodostivat joen rannan.

Päällä on muutaman sentin paksuinen punertava savikerros, jossa on runsaasti iridiumia. Se on päätynyt maahan päivien, viikkojen tai ehkä vuosien kuluessa asteroidi-iskun jälkeen.

Itse fossiilikerros on kivettynyttä mutaa ja hienoa hiekkaa. Kerros on jakautunut kahtia. Alin osa on aikoinaan paiskautunut rajusti päin joentörmää.

Siinä ei ole kuivumisen merkkejä, joten ilmeisesti ylempi osa tuli sen päälle suhteellisen pian.

Fossiilikerroksessa on paljon merieläinten jäännöksiä. DePalman mukaan kerroksen on saanut aikaan kaksi sisämereltä tullutta hyökyaaltoa, jotka nousivat jokea ylös ja iskeytyivät rantaan.

Rantapenkereet siirtyivät ainakin kymmenen metriä normaalia vesirajaa ylemmäksi, ja koko matkalla on aaltojen mukanaan tuomaa ainesta. Aaltojen on siis täytynyt olla ainakin kymmenen metriä korkeita. Kaikissa fossiilikerroksen osissa on tetriittejä.

Tutkijat ovat laskeneet, että ensimmäiset asteroidi-iskun nostattamat lasirakeet satoivat Tanisiin 13–25 minuuttia iskun jälkeen ja sadetta kesti noin kaksi tuntia. Fossiilikerroksen on siis täytynyt syntyä tänä aikana.

Näkymät Tanisissa 66 miljoonaa vuotta sitten toisivat nykyihmisen mieleen tsunamin jäljet, mutta DePalma on varma, että Tanisiin ei osunut tsunami.

Toki meteori-iskut voivat synnyttää tsunameja, mutta Tanisiin sellaista ei tullut. Ensinnäkin sisämeri, johon Tanis oli yhteydessä, oli niin matala, että tsunami olisi hiipunut matkalla. Toisekseen tsunamin matka Etelä-Meksikosta Tanisiin olisi kestänyt 18 tuntia. Tanisin tuho koitti kaksi tuntia asteroidi-iskun jälkeen.

Sen sijaan DePalma kollegoineen uskoo, että Tanisiin osui toisen tyyppinen hyökyaalto, niin sanottu seiche. Se on suljetuissa altaissa syntyvä ilmiö, joka muistuttaa hieman aaltoa, joka syntyy, kun vettä täynnä olevaa pesuvatia tönäistään rajusti.

Seichen voi laukaista maanjäristys, jonka keskus on tuhansien kilometrien päässä.

Esimerkiksi Norjassa ihmeteltiin vuonna 2011, kun erään vuonon vedenpinta nousi äkkiä kaksi metriä puoli tuntia sen jälkeen, kun Japanissa – 8 000 kilometrin päässä – oli tapahtunut maanjäristys. Japanin maanjäristyksen voimakkuus oli 9,2 momenttimagnitudiasteikolla, joka on tarkennettu versio Richterin asteikosta.

Asteroidi-iskun aiheuttaman järistyksen voimakkuus oli samalla asteikolla 10–11,5, eli se oli lähes 2 800 kertaa niin voimakas kun Japanin maanjäristys. Näin raju ravistus on voinut nostattaa satojen metrien korkuisia aaltoja ympäri maailmaa.

DePalma kollegoineen on nyt hahmotellut, mitä maapallolla tapahtui ensimmäisinä minuutteina ja tunteina asteroidi-iskun jälkeen. Työ on kuitenkin vielä kesken.

Fossiileista on tutkittu vasta pieni osa, mutta DePalman mukaan Tanisissa on jäännöksiä niin monenlaisista hirmuliskoista ja lentoliskoista kuin nisäkkäistäkin.

Jos se pitää paikkansa, ainakin Pohjois-Amerikassa eläinkunta voi hyvin asteroidi-iskuun asti – ja joukkotuhon syynä oli juuri asteroidi-isku eivätkä Intian tulivuorenpurkaukset.

Noki pimensi taivaan

Tanis ei ole ainoa paikka, jossa 66 miljoonan vuoden takaisen tuhon jäljet näkyvät. Vuonna 2016 kansainvälinen tutkijaryhmä porasi näytteitä asteroidin törmäyskraattereista Meksikonlahdella.

Näytteet otettiin 506–1 335 metrin syvyydestä merenpohjasta, ja viime vuonna niistä saatiin koottua kuva tapahtumien kulusta.

Kraatterista löytyi muun muassa useita kerroksia hiiltä, joka on todennäköisesti peräisin palaneista puista ja muista kasveista. Se on yllättävää, sillä paikka, johon asteroidi osui, ei ollut metsää vaan merta.

Todennäköinen selitys on, että iskun jälkeen syttyi metsäpaloja jopa 1 500 kilometrin päässä törmäyskohdasta, ja kun 2–3 tunnin kuluttua tsunamit huuhtoivat muun muassa Meksikon mantereen yli ja sitten vetäytyivät takaisin, ne huuhtoivat hiiltyneet puut mukanaan kraatteriin.

Toinen, ylempi hiilikerros näyttää syntyneen seuraavien kuukausien tai vuosien aikana. Se voi olla peräisin hiilihiukkasista, jotka nousivat ilmakehään pitkään kestäneistä metsä- ja maastopaloista.

Palot todennäköisesti syttyivät hehkuvan kuumista lasirakeista ja kivenlohkareista, joita asteroidi-isku paiskoi ympäri maailmaa.

Kohtalokkain seuraus ei kuitenkaan ollut maastopalo tai hyökyaalto. Porausnäytteet osoittavat, että asteroidi osui kallioon, jossa oli 30–50 prosenttia rikkipitoisia mineraaleja. Iskun voimasta rikki vapautui ilmakehään kaasuna. Kallioissa oli myös paljon hiilipitoisia mineraaleja, jotka muuttuivat hiilidioksidiksi ja noeksi.

Tutkijat ovat laskeneet, että isku vapautti ilmakehään 325 miljardia tonnia rikkiä, 425 miljardia tonnia hiilidioksidia ja ainakin 1,8 miljardia tonnia nokea.

Hiilidioksidi estää lämpöä haihtumasta ilmakehästä avaruuteen. Sen sijaan rikki ja noki viilentävät ilmastoa estämällä auringonvaloa pääsemästä Maan pinnalle.

Valtavat rikki- ja nokipilvet pimensivät taivaan vuosiksi niin, että maapallon keskilämpötilan arvioidaan laskeneen yli 15 astetta.

Auringonvalon väheneminen hävitti yhteyttäviä kasveja, ja koko kasvien, kasvinsyöjien ja petoeläinten ravintoketju romahti. Lisäksi iso osa rikistä muodosti ilma­kehän vesihöyryn kanssa rikkihappoa, ja hapan sade myrkytti meret.

Jos asteroidi olisi osunut kohtaan, jossa kallioperässä on vähemmän hiiltä ja rikkiä, se ei ilmeisesti olisi aiheuttanut joukkotuhoa.

Joidenkin tutkijoiden mukaan vain 13 prosentissa maapallon kallioperästä on niin paljon rikkiä ja hiiltä, että vastaava katastrofi voi syntyä. Hirmuliskoilla kävi siis huono tuuri.

Jos asteroidi olisi törmännyt Maahan tunnin tai kaksi aikaisemmin tai myöhemmin, se olisi osunut paljon vaarattomampaan kohtaan Atlantissa tai Tyynessämeressä eikä maapallo olisi menettänyt 75:tä prosenttia eläinlajeistaan.

Toisaalta silloin nisäkkäistä ei ehkä olisi tullut hallitsevaa eläinryhmää.

VIDEO: Iskun rekonstruointi pienoiskoossa

Osa hirmuliskoista selvisi

Asteroidin tuoma tuho oli niin valtava, että tutkijat ovat ihmetelleet, miten jotkin lajit ylipäätään selvisivät siitä. Fossiililöydöt antavat ainakin osittaisen vastauksen.

Ensinnäkin selviytyjät olivat pääosin pienikokoisia lajeja, jotka tarvitsivat vähän ravintoa. Toisekseen järvien ja jokien lajit selvisivät maa- ja merieläimiä paremmin, sillä joissa ja järvissä ekosysteemit eivät ole yhtä riippuvaisia kasveista tai levistä kuin meressä ja maalla.

Sen sijaan niissä ravintoketju lähtee kuolleesta eloperäisestä aineesta, jota tuhon jäljiltä oli saatavissa runsaasti.

Hirmuliskoistakin jäi henkiin osa: nykyisten lintujen esivanhemmat. Tutkijat ovatkin yrittäneet selvittää, miksi juuri niitä onnisti.

Ilmeisesti selitys ei ole höyhenpeite eikä siivet – samoja piirteitä oli monilla muillakin hirmuliskoilla – vaan hampaaton nokka. Sillä oli helppo syödä kasvien siemeniä, joita oli maassa runsain mitoin silloinkin, kun kasvit olivat tuhoutuneet.

Vaikka tuhosta selvisi vain yksi hirmuliskojen sukupuun oksa, tutkimuksen mukaan se alkoi haarautua nopeasti.

Nykylintujen fossiilien ja geenitutkimuksen valossa näyttää siltä, että lintulajien kehitys kiihtyi pian joukkotuhon jälkeen. Jo muutamassa miljoonassa vuodessa olivat syntyneet nykyisten lintulajien esivanhemmat.

Asteroidi oli kohtalokas isku hirmuliskoille, mutta niiden jälkeläiset – 10 000 lintulajia – ovat edelleen yksi runsaslajisimmista selkärankaisryhmistä. Niitä on maapallolla kaksi kertaa niin paljon kuin nisäkkäitä.