Огромни количества сажди, изхвърлени във въздуха при масови горски пожари след удар с голям астероид преди 66 милиона години, са потопили Земята в тъмнина за почти две години, сочат нови изследвания. Това прекратило фотосинтезата, драстично охладило планетата и допринесло за масовото изчезмиране, с което натъпил краят на ерата на динозаврите.

Ново изследване дава подробности как климатът би могъл да се промени драстично след сблъсъка с 10-километров астероид е публикувано в сборника на Националната академия на науките.

Проучването, ръководено от Националния център за атмосферни изследвания (NCAR) с подкрепата на НАСА и университета в Колорадо Боулдър, използва компютърен модел. То дава пълна картина как условията на Земята биха могли да изглеждат в края на Креда. Информацията може да помогне палеобиолозите да разберат по-добре защо някои видове са измрели, особено в океаните, а други са оцелели.

Учените изчисляват, че повече от три четвърти от всички видове на Земята, включително всички динозаври освен птиците, са изчезнали през периода Креда-Палеоген. Доказателствата показват, че изчезването е настъпило в същото време, когато голям астероид е ударил Земята там, където е сегашния полуостров Юкатан. Сблъсъкът е предизвикал земетресения, цунами и дори вулканични изригвания.

Силата на удара е изстреляла изпарена скала високо над земната повърхност, където тя е изстинала в малки частици, известни като сферули. Те са се върнали на Земята, като при това са се загряли от триене до температури, достатъчно високи, за да предизвикат глобални пожари. Тънък слой от сферули се открива навсякъде по земята в геоложките пластове от този период.

Ударът е причинил измирането на много от големите животни на сушата, но животните в океаните или тези, които живечт под земята са оцелели, казва ученият Чарлс Бардън, ръководител на проучването. То изследва историята след първоначалните последици - след земетресенията и цунамитата. Учените искали да проследят дългосрочните последици от количеството сажди, които мислят, че са се образували и какво означават те за останалите животни.

Свят без фотосинтеза
Количеството сажди, образували се при глобалните горски пожари са известни от геоложки проучвания За новото изследване Бардън и колегите му използват модела на CESM, основан на NCAR, за да симулират ефекта на саждите върху глобалния климат. Те използвали най-новите оценки за количеството фини сажди, открити в слоя скали от времето на сблъсъка - 15 000 милиона тона.

В симулациите саждите, загрявани от Слънцето, се издигали все по-нагоре и нагоре в атмосферата. Така в крайна сметка се образувала глобална бариера, която блокирала почти всичката слънчева светлина. Тя не достигала до повърхността на Земята, станало толкова тъмно, колкото през нощта, обясняват учените.

Докато небето постепенно не се разяснило, фотосинтезата била невъзможна - това продължило повече от година и половина, според симулациите. Тъй като много от растенията на сушата вече били изгорени при пожарите, тъмнината вероятно е имала най-голямо въздействие върху фитопланктона, който стои в основата на океанската хранителна верига. Загубата на тези малки микроорганизми  в крайна сметка е унищожила много видове морски живот.

Изследователският екип установил, че фотосинтезата би била временно блокирана дори при много по-ниски нива на сажди. Например, при симулация, със само 5 000 милиона тона сажди - около една трета от измерванията - фотосинтезата пак би била невъзможна за цяла година.

В симулациите липсата на слънчева светлина довела до рязко понижаване на средните температури на повърхността на Земята, с над 28 градуса Целзий над сушата и 11 градуса Целзий над океаните. В стратосферата обаче настъпило затопляне, тъй като саждите поглъщали топлината от Слънцето. По-високите температури довели до разрушаване на озона идо задържането на големи количества водни пари в горната част на атмосфера. Водната пара в стратосферата влезла в химически реакции, при които се образували водородни съединения и това довело до по-нататъшно разрушаване на озоновия слой. Това позволило вредни дози ултравиолетова светлина да достигнат повърхността на Земята след изчистването на саждите.

Саждите в горната част на атмосферата били изчистени благодарение на висикото съдържание на водни пари, показали в симулациите. Това е изненада за изследователския екип. Когато саждите започнали да се утаяват в стратосферата, въздухът започнал да се охлажда. От своя страна това довело до кондензирането на водните пари в ледниците, при което те измили още сажди от атмосферата. В резултат на тази обратна връзка охлаждане, причиняващо утаяване, което причинява още охлаждане - слоят от сажди изтънял и изчезнал за няколко месеца.

Ограничения на модела
Учените предупреждават, че проучването има някои ограничения. Например, за симулациите е използван модел на съвременната земя, а не по времето на Креда, когато континентите са били на различно място. Атмосферата преди 66 милиона години също е имала различни от сегашните концентрации на газове, включително по-високи нива на въглероден диоксид. Симулациите не включват вулканичните изригвания или сярата, освободена от земната кора на мястото на сблъсъка с астероида, което довело до увеличаване на светлоотразяващите сулфатни аерозоли в атмосферата.

И накрая, използваното моделиране (WACCM) на бъдещи климатични сценарии, не е предназначено да се справи с толкова драстично въздействие, като затопляне на стратосферата с над 200 градуса по Целзий, каквото е имал сблъсъкът с астероида. Затова изследователите надградили  WACCM. Подобренията биха могли да послужат за други видове проучвания, включително за моделиране на "ядрена зима".

Подобно на глобалните горски пожари преди милиони години, взивовете на ядрени оръжия може също да изхвърлят големи количества сажди в атмосферата, което може да доведе до временно глобално охлаждане.

"Количеството сажди при ядрената война ще бъде много по-малко, отколкото наблюдаваме по време на голямото измиране", казва Бардън. "Но саждите ще променят климата по сходен начин, охлаждане на повърхността и затопляне на горната атмосфера, с потенциално опустошителни ефекти."