Akhir dari periode Cretaceous 66 juta tahun yang lalu adalah masa yang sulit untuk hidup di Bumi.
Tiga bencana global terjadi hampir bersamaan: Meteorit Chicxulub menghantam yang sekarang menjadi Semenanjung Yucatan Meksiko, provinsi vulkanik Deccan Traps besar di India modern meletus, dan sekitar tiga perempat tanaman dan hewan di Bumi, termasuk semua dinosaurus non-unggas, punah. Terjadinya ketiga peristiwa ini pada saat yang sama dalam sejarah planet kita telah memicu perdebatan selama puluhan tahun tentang hubungan sebab akibat. Entah serangkaian besar letusan gunung berapi atau dampak luar angkasa dapat menyebabkan kepunahan massal - tetapi apakah mereka semua entah bagaimana terhubung?
Sebagai ilmuwan Bumi, kami memiliki alasan untuk percaya bahwa mungkin ada peristiwa lain untuk ditambahkan ke daftar. Penelitian baru kami, yang diterbitkan di Science Advances, menunjukkan bahwa dampak Chicxulub mungkin telah memicu aktivitas gunung berapi jauh dari Perangkap Deccan - bersama puluhan ribu mil dari punggungan gunung berapi bawah laut yang terletak di tepi lempeng tektonik. Tumbukan meteorit menyebabkan gelombang seismik besar yang menyebar di seluruh dunia dan tampaknya mampu mengeluarkan magma dari mantel ke kerak samudera. Ini mungkin akan menjadi berita buruk bagi dinosaurus dan flora dan fauna lainnya saat itu.
**********
Diketahui bahwa aktivitas seismik dapat memicu berbagai fenomena hidrologi, dan kadang-kadang bahkan letusan gunung berapi. Setelah gempa bumi besar di dekatnya, aliran kering dapat mulai mengalir, level sumur bisa naik atau turun, dan geyser kadang-kadang meletus. Seismisitas juga memicu aktivitas gunung berapi, tetapi hanya ketika kondisinya tepat - hanya sekitar 0, 4 persen letusan gunung berapi eksplosif yang mungkin dipicu oleh gempa bumi besar.
Jadi mungkinkah gempa bumi besar dihasilkan ketika meteorit Chicxulub menabrak Bumi terkait dengan letusan yang sedang berlangsung di Perangkap Deccan? Provinsi vulkanik ini menutupi sebagian besar India dengan aliran lava dalam waktu kurang dari satu juta tahun. Tim peneliti yang dipimpin oleh University of California, Berkeley (termasuk salah satu dari kita, Leif Karlstrom) meninjau kembali kemungkinan hubungan antara kedua peristiwa ini.
Upaya paling baru untuk menanggulangi letusan ini telah dengan jelas menunjukkan bahwa Perangkap Deccan mulai memuntahkan lava sebelum dampak meteorit dan kepunahan massal terjadi. Tetapi studi yang dipimpin Berkeley menunjukkan bahwa dampak Chicxulub memicu peningkatan cepat dalam tingkat erupsi mereka. Jika benar, ketiga peristiwa itu dapat dihubungkan: Dampaknya akan diikuti oleh aktivitas vulkanik yang dipercepat yang dapat berkontribusi pada kepunahan massal.
Aliran lava bawah air mengalir keluar di antara lempeng tektonik, seperti di Axial Seamount, di mana ia berada di atas lava yang lebih tua. (Bill Chadwick, Universitas Negeri Oregon, dan ROV Jason, Lembaga Oseanografi Woods Hole, CC BY-ND) **********
Jika hipotesis pemicu dampak adalah benar, kami berharap bahwa sistem vulkanik lainnya juga akan berangkat.
Pada waktu tertentu, sebagian besar aktivitas vulkanik di Bumi tidak terjadi di benua yang meliputi banjir magma atau ledakan seperti di Gunung St. Helens. Ada di dasar laut, di mana lempeng tektonik menyebar terpisah. Saat kerak bumi terbelah, lapisan mantel yang sebagian besar padat naik untuk mengisi ruang yang dibuat. Ini meleleh saat didekompresi di jalan.
Ilustrasi punggungan laut tengah, dengan magma naik dari mantel dan meletus melalui kerak di batas antara lempeng tektonik. (Latar Belakang, E. Paul Oberlander, Layanan Grafis WHOI. Inset, Bill Chadwick, Oregon State University, dan ROV Jason, Lembaga Oseanografi Woods Hole. Dimodifikasi oleh Joseph Byrnes, CC BY-ND) Magma baru ini meresap ke permukaan dan memicu aktivitas gunung berapi hampir terus menerus di sepanjang apa yang dikenal sebagai pegunungan tengah laut. Proses ini secara praktis menciptakan semua kerak di dasar lautan. Karena usia dasar laut relatif terkenal, ia mempertahankan rekor aktivitas vulkanik samudera yang terbentang lebih dari 100 juta tahun. Catatan aktivitas vulkanik yang luar biasa ini menciptakan peluang untuk menguji hipotesis pemicu.
Dalam studi baru kami, kami menggunakan set data yang tersedia untuk umum untuk membuat catatan struktur dasar laut yang merentang kembali 100 juta tahun. Karena ada peta topografi yang lebih baik untuk Mars dan Venus daripada yang dilakukan untuk dasar laut Bumi pada skala global, kami terpaksa menggunakan metode tidak langsung untuk mencari variasi dalam struktur dasar laut.
Variasi kecil dalam kekuatan gravitasi di berbagai lokasi yang diukur oleh satelit menyediakan alat pemetaan yang diperlukan. Bintik-bintik yang memiliki jumlah batu berlebih di dasar laut, seperti yang Anda perkirakan sebagai hasil dari aktivitas vulkanik yang dipercepat, akan memiliki ukuran yang sedikit lebih kuat untuk medan gravitasi bumi.
Waktu dengan anomali struktural paling kecil di dasar laut - menunjukkan 8% lebih banyak anomali massa daripada rata-rata - terjadi pada 66 juta tahun yang lalu dan bertepatan dengan usia dampak meteorit Chicxulub. (Byrnes dan Karlstrom, Sci. Adv. 2018; 4: eaao2994, CC BY-ND) Kami kemudian memeriksa catatan "anomali gravitasi" ini untuk mencari perubahan pada struktur dasar laut yang terjadi dengan cepat. Kami menemukan kelimpahan yang tidak biasa dari anomali struktural kecil di dasar laut ini terjadi dalam 1 juta tahun setelah dampak Chicxulub. Anomali gravitasi konsisten dengan tumpukan material berlebih setinggi 650 kaki di dasar laut berumur 66 juta tahun di Samudra Hindia dan Pasifik.
Volume total bahan berlebih sulit untuk dijabarkan, karena sejumlah besar magma bisa disuntikkan ke kerak bawah di mana ia akan memiliki tanda tangan gravitasi yang lebih lemah. Tetapi kami memperkirakan bahwa sekitar waktu dampak Chicxulub, pada urutan 23.000 hingga 230.000 mil kubik magma meletus dari pegunungan tengah laut, di seluruh dunia. Ini setara dengan peristiwa letusan terbesar dalam sejarah 4, 5 miliar tahun di Bumi, termasuk Deccan Traps.
Titik-titik menandai area di dasar laut yang menunjukkan tingkat penyebaran tinggi pada saat dampak Chicxulub 66 juta tahun yang lalu. Warna menunjukkan anomali gravitasi maksimum dalam 2 derajat. (Byrnes dan Karlstrom, Sci. Adv. 2018; 4: eaao2994, CC BY-ND) **********
Pengamatan kami menunjukkan urutan kejadian berikut pada akhir periode Cretaceous. Lebih dari 66 juta tahun yang lalu, Deccan Traps mulai meletus - kemungkinan diprakarsai oleh segumpal batu panas yang naik dari inti Bumi, mirip dengan beberapa hal dengan apa yang terjadi di bawah Hawaii atau Yellowstone hari ini, yang menimpa sisi lempeng tektonik India. Bubungan tengah laut dan dinosaurus melanjutkan aktivitas normal mereka.
Sekitar 250.000 tahun kemudian, Chicxulub menghantam apa yang akan menjadi Meksiko. Dampaknya menyebabkan gangguan besar pada iklim Bumi, menyuntikkan partikel ke atmosfer yang pada akhirnya akan mengendap menjadi lapisan tanah liat yang ditemukan di seluruh planet ini. Setelah dampak, aktivitas vulkanik dipercepat selama mungkin puluhan hingga ratusan ribu tahun. Punggung gunung di tengah laut meletus magma dalam volume besar, sementara Perangkap Deccan meletus lahar di sebagian besar anak benua India. Pada akhirnya, tiga perempat spesies tanaman dan hewan di Bumi telah menghilang; satu-satunya dinosaurus yang tersisa adalah bulu, varietas terbang, biasanya disebut sebagai burung.
Sekarang, tujuannya adalah untuk lebih meningkatkan pemahaman kita tentang setiap peristiwa dan interaksinya. Apakah ada cukup aktivitas mid-ocean ridge untuk berkontribusi pada kepunahan massal, atau apakah vulkanisme kapal selam yang dipicu hanyalah gejala dari beberapa penyakit planet yang lebih signifikan? Apakah sistem vulkanik lain dipicu oleh dampak Chicxulub? Yang memainkan peran lebih besar dalam mendorong kepunahan: gunung berapi atau meteor?
Yang jelas adalah bahwa penelitian baru ini menunjukkan hubungan skala global antara bencana, pengingat yang baik bahwa peristiwa yang terjadi di sisi lain planet ini dapat memiliki efek yang dirasakan di mana-mana.
Artikel ini awalnya diterbitkan di The Conversation.
Leif Karlstrom, Asisten Profesor Ilmu Bumi, Universitas Oregon
Joseph Byrnes, Rekan Postdoctoral Ilmu Bumi, University of Minnesota
