Nieuwe vondst werpt licht op het einde van dinosauriërs van minuut tot minuut

Na enige tijd ebben de schokken weg. Voorzichtig staat de dinosaurus op en kijkt naar de zee. In de verte is het water gestegen tot een enorme muur.

Het dier trekt zich nerveus terug, maar voelt nu een brandende golf van pijn op zijn geschubde rug. En dan nog een, en nog een. Gloeiend hete glazen bolletjes hagelen neer op het landschap en bomen staan in brand.

In zijn paniek merkt de dinosaurus niet dat de zee bij de rivierdelta nu hoog boven de kust uittorent. Kort daarna rolt een gigantische golf het binnenland in en sluit het zware dier in.

Als het water zich terugtrekt, laat het een strook van verdronken en gewonde dieren tussen boomstammen en zeewieren achter.

Slechts een paar spartelende vissen vechten nog voor hun leven. Dan spoelt er weer een golf over de kust, die het macabere tafereel onder een dikke laag modder bedelft.

Zo zag de realiteit eruit in de noordelijke VS toen er een enorme meteoriet op aarde insloeg.

En nu, 66 miljoen jaar later, heeft een Amerikaans team van wetenschappers de oeroude modderlaag ontdekt en voor het eerst achterhaald wat er is gebeurd in de eerste noodlottige minuten na de inslag die de dinosauriërs wegvaagde.

Vader en zoon vinden de oorzaak

De dinosauriërs heersten 160 miljoen jaar over de aarde, tot ze plotseling verdwenen. Slechts wat kleine, gevederde dinosauriërs overleefden en ontwikkelden zich tot onze vogels.

Over de oorzaak van die verdwijning is meer dan 100 jaar gediscussieerd en tal van verklaringen zijn geopperd, zoals gekrompen hersenen, een pandemie en ‘geen zin in seks’.

In de jaren 1970 luidde de theorie dat de ramp werd veroorzaakt door zware vulkaanuitbarstingen, maar in 1980 kwam een groep Amerikaanse wetenschappers onder leiding van vader en zoon Luis en Walter Alvarez tot een ander inzicht.

De zoon was geoloog en had in Italië monsters van rode klei genomen uit de eindtijd van de dinosauriërs.

Terug in de VS onderzocht hij de bodemmonsters samen met zijn vader, natuurkundige en Nobelprijswinnaar.

Ze probeerden het verschil tussen het bovenste en onderste gedeelte van de laag klei in kaart te brengen, maar ontdekten iets wat vele malen interessanter was.

De kleilaag bevatte ongewoon veel van het element iridium, dat erg zeldzaam is op aarde maar dat wel veel op planetoïden is te vinden.

De twee wisten nu dat ze iets groots op het spoor waren, maar moesten eerst zien uit te sluiten dat de iridiumlaag door een lokaal Italiaans verschijnsel veroorzaakt was.

In Nieuw-Zeeland en Denemarken bekeken ze daarom meer kleilagen uit die tijd – en weer vonden ze veel iridium.

Vader en zoon Alvarez twijfelden er niet meer over: een enorme meteoriet was op aarde ingeslagen en had hier overal sporen achtergelaten.

De inslag heeft moeiteloos grote delen van het leven op aarde kunnen wegvagen. Vooral vader Luis begreep welke omvang de ramp moest hebben gehad.

Op 6 augustus 1945 vloog hij als waarnemer vlak achter het vliegtuig dat de atoombom boven Hiroshima liet vallen. De meteoriet die 66 miljoen jaar geleden op aarde insloeg, had een impact van miljarden atoombommen.

De theorie werd met bewondering maar ook met scepsis ontvangen. Vooral één vraag drong zich op: Waar is dan de krater? Tien jaar later kwam het antwoord.

Vlak bij het schiereiland Yucatán in Mexico was er een krater met een diameter van 180 kilometer uit de tijd dat de dinosauriërs verdwenen.

Vulkanen bedekken India met lava

Niet dat het debat over de ondergang van de dinosauriërs daarmee voorbij was. De aarde was weliswaar getroffen door een flinke meteoriet, maar volgens veel onderzoekers waren de dinosauriërs toen al op hun retour. En ze hadden wel een idee over de oorzaak.

In India bevinden zich de Deccan Traps, een geologische formatie die aan het eind van het dinosaurustijdperk is gevormd door vulkanisme.

Hier hebben de onderzoekers een 2 kilometer dikke laag oeroude lava gevonden, die rond de 500.000 vierkante kilometer beslaat. De vulkanen begonnen 300.000 jaar voordat de meteoriet insloeg vermoedelijk al uit te barsten, en ze hadden ongetwijfeld een impact op het dierenleven.

De temperatuur van de aarde vloog in de tijd van de uitbarstingen op en neer, en soorten zijn waarschijnlijk de zee in gedreven.

De vraag is hoe zwaar het leven op aarde door deze uitbarstingen werd getroffen. Ze kunnen de hoofdoorzaak van de massale uitroeiing zijn geweest waar de meteoriet altijd de schuld van krijgt, maar ze kunnen ook een beperkt effect hebben gehad.

We zouden moeten weten in welke volgorde de gebeurtenissen hebben plaatsgevonden. De uitbarstingen begonnen vrijwel zeker vóór de inslag, maar het kan zijn dat de grootste pas later kwamen.

Verder zijn de analyses tegenstrijdig: volgens sommige waren de dinosauriërs vóór de inslag al verzwakt en volgens andere waren ze juist in topvorm.

Het probleem is dat we slechts enkele vindplaatsen kennen van het eind van het dinosaurustijdperk, en geen daarvan bevat fossielen uit de inslagperiode.

Maar nu is er een nieuwe vondst opgedoken. In een groot, verlaten gebied in het noorden van de VS bevindt zich een soort prehistorisch Pompeï met goed bewaard gebleven restanten van dieren die vlak na de inslag van de meteoriet een gewelddadige dood stierven.

Vissen stikken in glazen bolletjes

De paleontoloog Robert DePalma van The Palm Beach Museum of Natural History in Florida, VS, verwachtte er niet veel van toen een fossielenverzamelaar hem in 2012 over een plek met fossielen vertelde, in de buurt van het plaatsje Bowman in North Dakota.

Hier worden bijna dagelijks dinosauriërs gevonden, want Bowman ligt in de buurt van de fossielrijke Hell Creek-formatie in Montana, North Dakota, South Dakota en Wyoming. Deze badlands bestaan vooral uit gesteenten en kleiige grondsoorten, waar wind en water miljoenen jaren overheen zijn gegaan.

Op veel plaatsen zijn de lagen gesteente dan ook ontbloot. En ze bulken van de fossielen uit de tijd dat dinosauriërs als Triceratops en Tyrannosaurus regeerden.

De fossielenverzamelaar had geprobeerd de versteende vissen los te bikken, maar hij moest zijn pogingen staken, want ze waren te kwetsbaar. En daarom had hij DePalma getipt.

De paleontoloog vond inderdaad een aantal fragiele vissen in wat volgens hem ooit een prehistorisch meer was.

Maar er was iets bijzonders met de vissen die hij uit het gesteente loshakte: vele hadden ronde steentjes in hun kieuwen.

Daarin herkende DePalma direct tektieten: glazen bolletjes of brokstukjes die zijn ontstaan uit gesmolten gesteente. En het zijn bekende sporen van de meteorietinslag in de Golf van Mexico van 66 miljoen jaar geleden.

Bovendien vond hij stukjes kwarts, en onder de microscoop vertoonde dit mineraal duidelijke sporen van de extreme druk waaraan het had blootgestaan – nog een kenmerk van de botsing tussen de aarde en een ander hemellichaam.

Het begon hem te dagen dat hij wellicht op de plek stond waar het einde der tijden voor de dinosauriërs ooit was aangebroken. Hij huurde de plaats van de grondeigenaar, een lokale veeboer, en begon de aardlagen met een toenemend enthousiasme bloot te leggen.

Aan de afzettingen zag hij dat hier geen meer was geweest, maar een rivier, die buiten zijn oevers was getreden. Laag voor laag hakte hij de plek des doods uit. Met beitel en penseel bevrijdde hij fragmenten van ammonieten, inktvissen met schaal en algen, die zij aan zij lagen met verkoolde boomstammen, takken en wortels – waar

verder zoetwatervissen en botten van landdieren tussen te vinden waren, waaronder die van de dinosaurus Triceratops.

DePalma noemde de plek Tanis, naar een Oudegyptische koningsstad, en bracht in 2019 eindelijk zijn ontdekking naar buiten. Zo laat hij ons meekijken met de laatste noodlottige minuten van de dinosauriërs.

Rivier trad buiten zijn oevers

DePalma’s Tanis was 66 miljoen jaar geleden een subtropische rivierdelta met moerassen, cipressen en tempelbomen. De rivier stond enkele kilometers oostelijker in verbinding met een grote binnenzee, die dwars door de VS liep.

Deze zee strekte zich uit van de Golf van Mexico tot aan het noordelijkste puntje van de VS, en Tanis lag in het noorden, circa 3000 kilometer van de plaats vandaan waar de meteoriet op aarde insloeg.

Toen DePalma de plek vond, was het een massagraf van planten en dieren van land, zoetwater en zee – allemaal op dezelfde dag gestorven, 66 miljoen jaar geleden. Als een rechercheur ging hij aan de slag om uit te vogelen wat er gebeurd was.

De vondstplek omvat verschillende lagen gesteente, zoals ook de 1,3 meter dikke laag met de pas ontdekte fossielen. Daaronder liggen schuine lagen gesteente die ooit de oevers van een rivier vormden.

En boven de laag ligt een paar centimeter rode klei vol iridium, dat op aarde is beland in de dagen, weken en misschien jaren na de inslag.

De laag met fossielen zelf bestaat uit versteende modder of fijn zand. Het onderste deel is bij één hevige gebeurtenis de oever op geslingerd.

Dit deel vertoont geen sporen van uitdroging, wat erop duidt dat het vrij snel daarna is bedolven door het bovenste deel van de laag.

Dit deel vertoont geen sporen van uitdroging, wat erop duidt dat het vrij snel daarna is bedolven door het bovenste deel van de laag.

Onder de fossielen zijn veel zeedieren, waaruit DePalma opmaakt dat de laag in zijn geheel gevormd moet zijn door twee enorme golven uit zee, die via de rivier kilometers landinwaarts kwamen en hun materiaal daar op de oevers deponeerden.

De schuine oevers staken minstens 10 meter boven het normale waterpeil van de rivier uit en zijn helemaal tot bovenaan door het materiaal uit de golven bedekt. Die golven zijn dus zeker 10 meter hoog geweest.

Door de hele laag heen zijn glasbolletjes van de inslag gevonden. Uit berekeningen blijkt dat de eerste glasbolletjes 13 tot 25 minuten na de inslag de lucht boven Tanis moeten hebben bereikt, waarna het twee uur lang glas heeft geregend. De laag moet dus in dat tijdsbestek zijn gevormd.

Het tafereel in Tanis deed denken aan de gevolgen van een tsunami, die immers ook een puinhoop achterlaat. Maar DePalma is ervan overtuigd dat er in Tanis geen sprake was van een tsu­nami.

De meteoriet leidde weliswaar tot gigantische vloedgolven die vrijwel de hele wereld rond gingen, maar die bereikten Tanis niet. De binnenzee waarmee de rivier de Tanis in contact stond, had laag water, dus een tsunami zou onderweg zijn kracht verliezen.

Bovendien zou een vloedgolf vanuit Mexico er 18 uur over doen om Tanis te bereiken, terwijl de plek hoogstens twee uur na de inslag werd getroffen.

Volgens DePalma en zijn team had Tanis te maken met een ‘seiche’, een golf in een halfgesloten watermassa die overeenkomt met de golven die je ziet als je bijvoorbeeld tegen een teiltje water trapt.

Zo’n golf kan worden veroorzaakt door een aardbeving op duizenden kilometers afstand.

Rond een fjord in Noorwegen zagen bewoners in 2011 golven van tegen de 2 meter verrijzen, een half uur nadat er in Japan een aardbeving was geweest – 8000 kilometer verderop. De schok had een 9,2 op de momentmagnitudeschaal, de moderne versie van de Schaal van Richter.

De meteorietinslag van 66 miljoen jaar geleden leidde tot een aardbeving van 10 tot 11,5 op diezelfde schaal, en was dus 2800 keer zo krachtig als de aardbeving in 2011. En zulke zware aardbevingen kunnen overal op aarde seiches van wel honderden meters hoog hebben voortgebracht.

DePalma en zijn collega’s hadden voor het eerst een gedetailleerd beeld geschetst van de eerste minuten en uren na de inslag. Maar ze zijn nog lang niet klaar.

Tot nu toe hebben ze enkele fossielen onderzocht, maar mogelijk bevat Tanis een schat aan buitengewone fossielen – waaronder botten van allerlei dinosauriërs en zoogdieren, goed bewaard gebleven veren en eieren met een jong erin.

Als dat klopt, dan maakten de dinosauriërs – in elk geval in Noord-Amerika – het tot aan de inslag uitstekend. En dan lijkt het er sterk op dat de meteoriet – en dus niet een reeks vulkaanuitbarstingen – een einde aan de wereldheerschappij van de dinosauriërs heeft gemaakt.

Zwarte dag voor de aarde

Tanis is niet de enige 66 miljoen jaar oude ‘plaats delict’ die wordt uitgekamd. In 2016 nam een internationaal onderzoeksteam boormonsters van de inslagkrater in de Golf van Mexico, tussen 506 en 1335 meter onder zeeniveau.

En in 2019 konden onderzoekers aan de hand daarvan de inslag van minuut tot minuut nabootsen. Ook ontdekten ze diverse lagen steenkool in de krater.

Die is waarschijnlijk afkomstig van verbrande bomen en planten – een verrassende vondst, want de meteoriet sloeg ver van het land in.

De onderzoekers denken dat er bossen tot op 1500 kilometer afstand in brand vlogen, waarvan de verkoolde restanten twee à drie uur later door de tsunami’s die over Mexico spoelden, de krater in werden geworpen.

Een laag kolen boven op de eerste lijkt in de maanden of jaren daarna ontstaan te zijn. Deze laag kan afkomstig zijn van grote bosbranden die lange tijd steenkooldeeltjes de atmosfeer in hebben gestuurd – deeltjes die uiteindelijk in de krater zijn beland.

Deze bosbranden zijn waarschijnlijk aangestoken door de glazen bolletjes en stenen die na de inslag op aarde neerregenden.

Vuur en vloedgolven waren echter niet de ernstigste gevolgen van de inslag.

De boormonsters tonen iets veel desastreuzers: de meteoriet stortte neer op rotsen met 30 tot 50 procent zwavelhoudende mineralen, en door de impact kwam veel zwavel vrij in de vorm van gas.

Het gesteente bevatte ook een grote hoeveelheid koolstofhoudende mineralen en organische stoffen die bij de botsing werden omgezet in kooldioxide en roet.

In totaal kan er wel 325 miljard ton zwavel, 425 miljard ton kooldioxide en zeker 1,8 miljard ton roet vrijgekomen zijn.

Koolstofdioxide houdt de aardwarmte vast en warmt de aarde dus op, maar zwavel en roet blokkeren het zonlicht en hebben juist het tegenovergestelde effect.

De grote hoeveelheden zwavel en roet zijn jarenlang in de atmosfeer blijven hangen, waardoor het hier mogelijk wel 15 °C kouder was. Door het gebrek aan zonlicht konden planten geen fotosynthese meer uitvoeren en zijn hele ecosystemen met planten, herbivoren en carnivoren en al ingestort.

Veel zwavel vormde samen met waterdamp zure regen, waardoor de zeeën verzuurden en veel van de zeedieren zijn omgekomen.

Had de meteoriet gesteenten getroffen met een lager koolstof- en zwavelgehalte, dan had hij waarschijnlijk niet zo’n massale extinctie veroorzaakt.

Volgens een aantal wetenschappers bevatte slechts 13 procent van de rotsen op aarde grote hoeveelheden van die stoffen, dus de dinosauriërs hadden extreem veel pech.

Als de meteoriet een paar uur vroeger of later was ingeslagen, was hij neergekomen op een onschuldige plek in de oceaan, en zou de planeet niet 75 procent van zijn soorten verloren hebben – zoals vliegende dinosauriërs, zeereptielen en veruit de meeste dinosauriërs.

En dan waren zoogdieren misschien ook nooit de dominante groep dieren geworden.

VIDEO: Inslag op kleine schaal gereconstrueerd

Dinosauriërs leven toch voort

De ramp van 66 miljoen jaar geleden was zo omvangrijk dat het de vraag is hoe sommige dieren deze überhaupt overleefd kunnen hebben. Maar aan fossielen is het antwoord af te lezen.

Vooral kleine dieren overleefden, want die hebben niet zo veel voedsel nodig. Bovendien was het met dieren in meren en rivieren beter gesteld dan met dieren op het land en in zee.

Ecosystemen in rivieren en meren zijn minder afhankelijk van planten en algen, en hun voedselketen is gebaseerd op dood organisch materiaal. In de tijd net na de inslag waren er weinig planten en algen, maar aan dood organisch materiaal was er juist een overvloed.

Zelfs een groep dinosauriërs overleefde de catastrofe: de voorouders van de vogels.

Maar waarom deze groep wel, terwijl al hun naaste verwanten verdwenen? Misschien moeten we de verklaring niet zoeken in hun veren of vleugels, want die hadden veel andere dinosauriërs mogelijk ook, maar in hun tandeloze snavel.

Die was ideaal om de zaden van planten mee op te pikken – en zaden waren er genoeg, ook lang nadat de planten zelf waren verdwenen.

Slechts één tak van de stamboom van de dinosauriërs leefde voort, maar uit nieuw onderzoek blijkt dat die zich al snel heeft vermenigvuldigd.

Uit fossielen en genetische analyses van huidige vogels blijkt namelijk dat de ontwikkeling van vogels explodeerde na de inslag. Binnen enkele miljoenen jaren waren alle groepen vogels ontstaan.

De dinosauriërs werden heel zwaar getroffen door de meteoriet, maar met 10.000 huidige soorten – twee keer zo veel als bij de zoogdieren – zijn ze nog een van de meest soortenrijke groepen van gewervelde dieren op aarde.