Wat gebeurt er precies tijdens en nét na de inslag van een grote meteoriet? Dat vroeg een team van geologen van de onderzoeksgroep AMGC aan de VUB zich af. De Chicxulub-inslagkrater in Mexico staat vooral bekend vanwege het uitsterven van de dinosauriërs aan het einde van het Krijt 66 miljoen jaar geleden. De krater dient echter ook als natuurlijk labo om de gevolgen van razendsnelle processen te bestuderen die gelinkt zijn aan een meteorietinslag. Met een nieuwe chemische methode kon het team voor het eerst een meting van temperaturen diep in een meteorietkrater uitvoeren.
De eerste seconden na die gewelddadige impact blijven ongrijpbaar omdat het meeste materiaal gewoonweg verdampte, maar in de minuten erna, konden brokken kalksteen, met nieuwgevormde kalkmineralen neerslaan. “Net deze zijn ideaal om de nieuwe meettechniek op toe te passen.” Zegt geoloog Pim Kaskes, die in 2023 bij de VUB-onderzoeksgroep Archeologie, Milieuveranderingen en Geochemie (AMGC) promoveerde. “We gebruikten “carbonate clumped isotope thermometry”, een nieuwe techniek waarmee we de temperatuur waarbij kalkmineralen en fossielen gevormd worden nauwkeurig kunnen bepalen.”
"Meestal wordt deze techniek gebruikt om watertemperaturen te reconstrueren uit oude zee-afzettingen. Met als doel veranderingen in het klimaat te detecteren, vinden we dan temperaturen in het bereik van 10 tot 30 graden Celsius.” Leggen paleoklimatologen en medeauteurs Marta Marchegiano en Marion Peral (AMGC) uit. "In dit geval wilden we ook zien of we deze techniek konden testen op het gebied van meteorietinslagen, waar processen plaatsvinden die te maken hebben met veel hogere temperaturen."
“We concentreerden ons op kalkstenen in meerdere boorkernen uit de hele Chicxulub-krater, en vonden verhoogde temperaturen, tot wel 327 graden Celsius.” zegt Kaskes. “De hoogste temperaturen die we tegenkwamen waren niet eenvoudig te verklaren. Het effect van hete vloeistoffen uit een groot hydrothermaal (geiser) systeem binnenin de krater was niet genoeg. Toen ik stalen onder de microscoop bekeek, vond ik kleine, blokvormige kristallen van calciet. Door de intense schok van de meteorietinslag gaven de kalkstenen CO2 af, maar een groot deel van het CO2 bleef binnenin de krater waar het met zeer reactief CaO (ongebluste kalk) zulke calcietkristallen kon vormen. Deze kristallen lijken namelijk zeer op die uit een experimentele studie waarbij een hete laser gebruikt werd om kalksteen af te breken, dus dat was voor ons een interessante analogie.”
Het team concludeerde dat eerdere klimaatmodellen de totale CO2-uitstoot van de impact overschat hebben, omdat een fors deel van de CO2 binnenin de krater zou gebleven zijn. Dit inzicht heeft gevolgen voor het begrip van korte- en langetermijneffecten van de Chicxulub inslag op het klimaat en het leven op aarde. Ondanks de lagere CO2-uitstoot, had de inslag nog steeds catastrofale effecten op het einde van het Krijt, zoals recent ook aangetoond in een studie naar fijnstof waar onder meer Kaskes en VUB-professoren Philippe Claeys en Steven Goderis bij betrokken waren.
De nieuwe chemische techniek heeft zich alleszins bewezen als een veelzijdige paleothermometer die in staat is om heel diverse wetenschappelijke vragen aan te pakken. Vooral voor het vakgebied van de planetaire geologie gelooft Kaskes dat deze studie slechts het begin is om de snelle en extreme processen te ontrafelen die gepaard gaan met meteorietinslagen. "Onze bevindingen openen veel nieuwe mogelijkheden voor toekomstig onderzoek, omdat we deze thermometer nu ook kunnen toepassen op gesteenten en ejecta van andere inslagkraters over de hele wereld, zolang er maar voldoende goedbewaard carbonaatmateriaal beschikbaar is," concludeert Kaskes.
De bevindingen werden op 11/01/2024 gepubliceerd in het vakblad Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) Nexus: https://doi.org/10.1093/pnasnexus/pgad414