Het dagboek van de duivelse krater

Een reusachtige asteroïde sloeg in op aarde en maakte 66 miljoen jaar geleden een einde aan de dinotijd. Professor Jan Smit vertelt in aflevering 8 van Dinocast over de gevolgen van de inslag voor de aarde en alles wat er leefde. Maar door nieuw onderzoek weten we nu ook wat er de eerste momenten na de inslag in de krater zelf gebeurde.

Pim Kaskes, doctoraatstudent aan de Vrije Universiteit Brussel (en voormalig masterstudent van Jan Smit) publiceert in een wetenschappelijk artikel over de eerste momenten na de impact op de plek des onheils zelf, de Chicxulub krater.

De staart van de duivel

Nadat Jan Smit en Luis en Walter Alvarez in 1980 de inslaghypothese de wereld inslingerden, ontstond er een verwoede zoektocht op aarde naar de restanten van deze meteoriet. In 1991 vond men de ‘smoking gun’: onder het oppervlak van het schiereiland Yucatán in Mexico vond men de overblijfselen van een inslagkrater van zo’n 200 kilometer breed die begraven was onder één kilometer sediment. Het centrum van de krater bevindt zich bij het vissersplaatsje Chicxulub, wat in het lokale Maya dialect ‘staart van de duivel’ betekent. Een toepasselijke naam?

Foto-1-Chicxulub

Geoloog Pim Kaskes (Vrije Universiteit Brussel, midden) samen met collega-wetenschappers Catherine Ross (UT Austin, Texas) en Jan Smit bij het Mexicaanse gehucht Chicxulub op het schiereiland Yucatán (bron: Pim Kaskes).

Boren naar het onbekende

De enige manier om inzichten te krijgen in een krater die zo diep begraven is, is om te gaan boren en het materiaal naar boven te halen. Er waren de laatste decennia al een paar kleine boringen gezet in de Chicxulub krater, maar deze waren zeer gefragmenteerd en niet altijd goed gedocumenteerd. In 2016 veranderde dat, toen er een mobiel boorplatform de Golf van Mexico opgevaren is om te gaan boren in de binnenste ring van de krater, de zogenaamde ‘piek ring’. In ruim een maand tijd werd een boorkern van 830 meter lang en 83 millimeter in doorsnede naar boven gehaald. Een miljoenenproject.

Foto-2-boorplatform

Sueviet in de boorkern nadat deze net naar boven is gehaald (bron: Auriol Rae)/ Het boorplatform (L/B Myrtle) in de Golf van Mexico (bron: UT Austin, Texas; IODP-ICDP Expedition 364).

‘Sueviet’: een uniek gesteente

Pim Kaskes onderzocht voor zijn proefschrift een meer dan 100 meter lang deel van deze boorkern dat bestaat uit sueviet. ‘Sueviet is een uniek gesteente dat alleen te vinden is in en dichtbij meteorietkraters,’ vertelt hij Dinocast. ‘Het is vernoemd naar ‘Schwabia’, naar aanleiding van onderzoek naar de Rieskrater in Duitsland. Sueviet bestaat uit een mix van allerlei fragmenten, deels opgesmolten en geschokt, die afkomstig zijn van de ondergrond die door de meteorietinslag werd getroffen.’

Kaskes legt uit dat de ondergrond vóór de inslag van de asteroïde bestond uit een kilometers dik pakket graniet, met daar bovenop 2 tot 3 kilometer dik kalksteen en zwavelrijk gipsgesteente. ‘Mijn doel was om erachter te komen hoe het sueviet gesteente gevormd is, waar het precies uit bestaat en wat dat ons vertelt over die eerste momenten na de inslag toen de Chicxulub krater zich razendsnel opvulde.’

Foto-8-Pim-bij-boorkern

Pim Kaskes bij het sueviet deel van de opengezaagde boorkern in het hoofdkwartier van het International Ocean Discovery Program (IODP) in College Station, Texas (bron: Pim Kaskes).

Foraminiferen als bewijs

In de Dinocast-aflevering vertelt Jan Smit over ‘foraminiferen’, millimeters-kleine eencelligen die een kalkskeletje aanmaken, leven in de oceaan en die massaal veranderden op de grens tussen het Krijt en Paleogeen. Ook in dit recent onderzoek spelen ze een belangrijke rol, legt Kaskes uit. ‘Ik heb Jan om hulp gevraagd bij het determineren van deze foraminiferen, want ik vond na het analyseren van meer dan honderd plakjes gesteente onder de microscoop veel van deze fossielen terug. Zowel in de kalksteenbrokken als los tussen de fragmenten in - en dat in de gehele 100 meter. Jan bevestigde dat al deze foraminiferen uit het Krijt afkomstig zijn, vergelijkbaar met de soorten die hij in Spanje tegenkwam toen hij nog student was. Dit was voor mij een indicatie dat de gehele 100 meter sueviet is afgezet met behulp van oceaanwater, dit was eerder nog niet bekend.’

Foto-4-Foraminifera

Fossiele foraminiferen in het onderste deel (links) en het bovenste deel (rechts) van de sueviet (bron: Kaskes et al., 2021)

Een vijver van lava

Maar hoe zag dat er dan uit in de krater? In de eerste seconden na de inslag, boorde de asteroïde een enorm gat van zo’n 30 kilometer diep in de Mexicaanse ondergrond. De meteoriet explodeerde en verdampte en slingerde daarbij veel gesteente de lucht in. Het diepere gesteente was zo geschokt en instabiel dat het zich ging gedragen als een druppel water: het centrale deel schoot kilometers omhoog en stortte daarna weer massaal in om een binnenste ring te vormen: de piekring. Maar dat was niet het enige, legt Kaskes uit: ‘Door de hoge temperatuur en druk smolt ook veel gesteente op en daardoor bestond de krater in de eerste minuten als het ware uit een vijver vol lava.’

Een muur van water

Omdat de meteoriet bij Mexico was ingeslagen in een ondiepe zee, was het water in de directe omgeving van de inslag in eerste instantie verdampt door de hitte van de inslag. Het water dat iets verder lag, werd als honderden meters hoge tsunamigolven richting de kusten rondom de Golf van Mexico gestuurd. 

Maar ook het gebied van de krater zelf bleef niet onberoerd, want niet veel later, hoogstwaarschijnlijk binnen het half uur, stroomde de krater vol. ‘In de boorkern kunnen we nu met onze vinger aanwijzen waar en wanneer het eerste oceaanwater de ‘vijver met lava’ bereikt, want we zien bewijzen van enorme explosies toen die muur van koud water in contact kwam met het opgesmolten materiaal. Het gesteente dat daarbij is gevormd lijkt op wat je tegenkomt bij een onderzeese vulkaanuitbarsting of een uitbarsting onder een gletsjer, zoals bijvoorbeeld op IJsland.’ 

In de uren daarna stroomde de krater verder vol en werd het merendeel van het suevietpakket afgezet dat naar boven toe steeds kleinere klasten laat zien. ‘We zien hier ook veel meer verschillende soorten fragmenten terug, dus het oceaanwater heeft puin van veel verschillende plekken meegesleurd de krater in.’

Foto-5-kaartjes-van-de-krater

Reconstructie van de Golf van Mexico regio vóór de Chicxulub meteorietinslag (links) en de eerste uren na de meteorietinslag (midden). De krater is op dat moment als het ware een hete ketel die bestaat uit opgesmolten materiaal, oceaanwater en stoom. De kustregio’s staan in vuur en vlam door de verzengende hitte veroorzaakt door de schokgolf die vrijkwam na de inslag en de regen van inslagproducten. Het oceaanwater in de regio was troebel door al het puin uit de krater en van het land dat meegenomen werd door de tsunami’s. De kaart rechts laat een overzicht zien van de Golf van Mexico in de duizenden jaren na de inslag. Vegetatie heeft zich inmiddels hersteld op het land, maar de krater is nog niet geheel opgevuld met oceaansedimenten (bron: Victor O. Leshyk, Lunar Planetary Institute).

Een eenzaam glasbolletje

In de podcast wordt ook gesproken over een aanhoudende regen van gloeiende glasbolletjes die de dinosauriërs teisterden als straalkachels die de atmosfeer opwarmden binnen het eerste kwartier tot eerste half uur na de inslag. Deze glasbolletjes zijn op veel plekken op aarde gevonden en nu ook voor de eerste keer in de Chicxulub krater zelf. ‘Dat was wel even een eureka moment toen ik die onder de microscoop tegenkwam,’ glundert Pim. ‘Het is wederom een bewijs dat we het gesteente in de krater direct kunnen linken met het weggeslingerde materiaal dat over de hele wereld te vinden is. En dit bolletje heeft een bijzondere reis afgelegd. Het was in de eerste minuten als een druppel opgesmolten materiaal weggeschoten uit de krater tot buiten de stratosfeer, stolde razendsnel tot glas en viel daarna terug in de Golf van Mexico. Het is vervolgens teruggespoeld in de krater in de uren na de inslag en terechtgekomen in het bovenste deel van het suevietpakket. Dit was voor mij een aanwijzing dat de energie in de krater op dat moment al flink was afgenomen, anders was zo’n delicaat glasbolletje niet bewaard gebleven.’

Foto-glasbolletje

Een uniek bewaard 1.2 mm groot glasbolletje dat uit de krater was geworpen en daarna terugspoelde om onderdeel te worden van het bovenste deel van de sueviet (bron: Pim Kaskes).

 

Het dagboek van een boorkern

De positie van het glasbolletje in het bovenste deel van de boorkern laat ook zien dat op dat moment de krater is volgestroomd en enkel het water heen en weer aan het klotsen was. Ongeveer 3 meter boven het glasbolletje bevindt zich juist een grofkorrelige laag waarin houtskool en bodemresten te vinden zijn. ,Een belangrijke aanwijzing dat op dat moment de tsunami die in de eerste minuten werd weggestuurd en die de dinosauriërs in de kustzones rondom de Golf van Mexico teisterden, dat die nu was teruggestuurd’, verklaart Pim. ,De bodemresten en houtskool waren waarschijnlijk afkomstig uit het noorden van Mexico toen daar enorme bosbranden plaatsvonden. De tsunami pikte dit materiaal op toen de golf zich weer terugtrok en bracht het weer terug naar de volgestroomde krater, meer dan duizend kilometer verderop. Omdat je kunt uitrekenen hoe snel die tsunami’s zijn gegaan, zijn we er nu achter dat dit minder dan 24 uur in beslag zou moeten nemen. Dus, al het boorkernmateriaal dat zich onder deze tsunamilaag bevindt, moet zijn afgezet binnen een dag na de inslag.’ Oftewel de eerste dag van het Paleogeen: de periode waarin de dinosauriërs niet meer bestonden.

Foto-7-Boorkern-stalen-met-tijdsindicaties-v2

Overzicht van stukken Chicxulub boorkern (elk 4 cm breed) met een tijdsindicatie van hun afzetting. Van links naar rechts: graniet en drie typen smeltgesteenten, gevolgd door vier typen sueviet, die steeds fijnkorreliger naar boven toe worden (bron: Pim Kaskes).



Bekijk de publicatie zelf:
Het artikel van Pim Kaskes, Jan Smit en collega’s is gepubliceerd in het toonaangevende wetenschappelijke tijdschrift Geological Society of America Bulletin en kan via onderstaande openbare link gratis worden gedownload:
https://doi.org/10.1130/B36020.1

Impressie van de boorkern expeditie in de Chicxulub krater uit 2016 (bron: ECORD; IODP-ICDP Expedition 364):

 

 

 

 

 

Previous Post