bélyegkép|jobbra|260px|Egy viszonylag kis becsapódási kráter, a Barringer-kráter
A kihalási események az ismert élővilág drasztikus változásait, élőlények rendszertani kategóriáinak egyidejű vagy közel egyidejű eltűnését jelentik. Tömeges kihalást több földtörténeti időből ismerünk, okai azonban erősen vitatottak. A kihalás önmagában egy-egy rendszertani kategória (törzs, osztály, rend, család, nemzetség, faj) eltűnését jelenti. Ma minden nap találkozhatunk a fogalommal, szinte minden élőlénykörnek megvan a maga „vörös könyve”, melyek a közelmúltban kihalt, vagy a közeljövőben várhatóan kihaló fajokkal vannak teli. E kihalások egy részénél ismerjük az okokat, legtöbbször az emberi tevékenység az. A kréta–tercier határon azonban még nem létezett az ember. És nem létezett az „öt nagynak” nevezett „kihalási periódus” idején sem. Mára az észlelt kihalási események döntő többségét valamilyen természeti katasztrófához kötik, mióta Walter Alvarez a 66 millió évvel ezelőtti egyik nagy kihalást meteorbecsapódás következményének írta le. A katasztrófaelméletek gyakorlatilag minden más megközelítést kiszorítottak és egyre kevesebb tudós érvel a katasztrofizmus ellen. A katasztrofizmussal szemben azonban még mindig léteznek ellenérvek, ez a cikk a leggyakoribb természetes magyarázatokat mutatja be. Ezek mellett előfordulnak olyan megközelítések is, miszerint tömeges kihalási események egyáltalán nem is voltak, az összes ilyen csak bizonyos statisztikák félreértelmezésén alapul.
Ez a cikk a kihalási események okaival kapcsolatos vitákat, különböző elméleteket tárgyalja.
A katasztrófaelméletek kialakulása bélyegkép|jobbra|250px|Irídium-anomáliák térképe. Piros folt: irídiumdúsulás, zöld folt: mikrotektitek
Az evolúció elméletének Charles Darwin előtt is voltak képviselői. A fajok átalakulását először Jean-Baptiste Lamarck vetette fel, előtte is tudatában voltak azonban annak, hogy a Földön ma egészen más állat- és növényvilág létezik, mint a múltban. Kövületek és egyéb fosszíliák a 16. század óta izgatták az emberek képzeletét, főleg azok a mészkőbe zárt, nyilvánvalóan tengeri életmódú kagylók, amelyeket hegyvidékeken találtak. Ezeket a vízi maradványokat óriási árvizek nyomaiként képzelték el, és hamarosan megszületett a szakaszos teremtés elmélete, mely szerint Isten a Földet többször sújtotta özönvízzel, majd minden alkalommal új életformákat hozott létre.
A darwinizmus térhódításával erről megfeledkeztek. A természetes szelekció által irányított fejlődés folytonossága eleinte meggyőző volt, majd a 20. század második felére jutottak a paleontológusok annyi adathoz, melyből már az látszott, hogy a folytonos fejlődés időnként megtört. A katasztrofizmus csak bizonyos – a tudomány akkori állása szerint megmagyarázatlan – jelenségek okaként merült fel, mint például a németországi síkságok hatalmas vándorkövei esetében. Itt óriási cunamit véltek felfedezni, amely ezeket ide tette, de ma már tudjuk, hogy a kainozoikumi eljegesedés gleccserei hordták oda őket.
Az evolúció látszólagos szakaszosságára először természetes magyarázatokat próbáltak adni, melyek nem voltak kielégítőek, mert a természettudományok nem álltak azon a fokon, hogy komplex rendszerben tudtak volna gondolkodni. A kérdéskör az 1980-as évektől mondhatni divatossá vált, leginkább azért, mert úgy tűnt, a dinoszauruszokat mintha csak elsöpörte volna valami az emlősök útjából. Ehhez hozzájárult, hogy az 1970-es évektől mind a bolygók és holdak, mind a Föld felszínén lévő kráterek egy részéről kiderült, hogy becsapódásos eredetűek. Eredetileg e krátereket kizárólag vulkanikus eredetűnek gondolták, majd felvetődött a becsapódásos keletkezés és ma már tudjuk, hogy a kozmikus ütközések valójában nagyon gyakoriak.
A dinoszauruszok pedig a közkeletű értelmezés szerint hüllők, következésképp hidegvérűek. A legegyszerűbb feltevés volt hideg periódusra, eljegesedésre gondolni, amely a hüllőket megritkította. A hideg periódusok kialakulására vonatkozóan pedig egyre nagyobb teret kaptak a katasztrófaelméletek, amelyek egyfajta nukleáris tél szindrómára vezetik vissza a változást, rövid ideig tartó, de drasztikus éghajlatváltozással. Különböző kiindulással a különböző tudományágak képviselői szinte mindig a maguk szakterületén találták meg az egyedül üdvözítő megoldást: a csillagászok például szupernóva-robbanásban, egy biokémikus elmélete szerint a szem fehérjéinek instabilitása vakságot okozott, a járványtani szakértő szerint a kontinentális élővilág keveredésekor legyek és szúnyogok által hordozott új betegségek pusztították ki őket. Amióta a többszöri kihalási csúcs bebizonyosodott, azóta a csillagászati periódusokra is hangsúly tevődött. (Lásd Milanković-elmélet.) Azonban tartós lehűlést a paleocénben nem sikerült regisztrálni, ezért egy rövid ideig tartó, valamilyen természeti katasztrófára visszavezethető, gyorsan elmúló hatású esemény feltevése látszott a legegyszerűbbnek.
Alvarez irídium-elmélete
bélyegkép|jobbra|250px|Irídium-koncentrációk grafikonja
Walter Alvarez és Frank Asaro 1980-ban a Science tudományos magazinban publikált egy cikket, amely a saját idejében viszonylag kis feltűnést keltett, mára azonban minden katasztrófaelméletnek alapvető hivatkozási alapja.
Idősebb Alvarez az olaszországi Gubbióban egy agyagréteg kiülepedésének időtartamára volt kíváncsi. A réteg a 29R jelű fordított földmágneses periódus során képződött, a térségben átlag egy centiméter vastagságú. Mezozoós foraminiferákat tanulmányozva azt vette észre, hogy e réteg alatt rengeteg likacsosházút talált, felette pedig alig-alig. Az agyagréteg kiülepedési idejének meghatározásával mód nyílt volna arra, hogy a foraminiferák megritkulásához szükséges időt megbecsülje, vagyis a tömeges kihalás időintervallumát határozta volna meg. Hasonló volt az ifjabb Alvarez által tanulmányozott rétegsor, a dániai Stevns Klint „halas agyagja”, ami felső kréta korú krétára települ és harmadidőszaki üledékekben folytatódik.
Az üledékes kőzetek általában nem alkalmasak radiometrikus mintavételre, amely a kormeghatározáshoz szükséges. Ezért az irídium-koncentrációt kezdte vizsgálni, mivel az a folytonosan szitáló kozmikus porból ismert mennyiségben ülepedik ki az agyagban. Az itt mért mennyiség nagyjából a 90-szerese annak, mint amit elvárt volna. Ezt anomáliaként értékelte, és meteorit-becsapódáshoz kötötte. Elmélete szerint a szenes kondritok a földi átlagnál körülbelül kétezerszer nagyobb koncentrációban tartalmazzák ezt az elemet, ezért a dúsulását egy ilyen meteorit becsapódása okozta. (Azonban ez a 2000-szeres koncentráció is csak 5/ tömegszázalék.)
Alvarez elméletének hatása
Az irídium-koncentráció felfutását azóta több, egymástól független lelőhelyen megtalálták, nagyjából mindegyik a kréta-tercier határon helyezkedik el időben, ezért az összefüggést a katasztrófaelméletek véletlenül sem vitatják. Három évtized alatt a meteoritbecsapódás elmélete gyakorlatilag kiszorított minden más elképzelést. A közép-amerikai Chicxulub-kráter megtalálásával a kérdést megoldottnak veszik. Ez a becsapódási kráter ugyanis szintén nagyjából a kréta-tercier határon van, és elég nagy méretű ahhoz, hogy a detonáció globális hatásait fel lehessen tenni. A Chicxulub-krátert kialakító földbe csapódott test átmérője mintegy 10 kilométer lehetett. A becsapódás a becslések szerint 4×1023 joule energiát szabadíthatott fel, ami 1014 tonna TNT felrobbanása keltette energiának felel meg.
A becsapódáselmélet hatására a korábbi tömeges kihalásoknál is megpróbáltak meteoritra utaló nyomokat találni és ma már gyakorlatilag az élővilág minden nagyobb léptékű változását valamilyen kataklizmának tulajdonítják. Azonban a Földet kétségkívül nagyon sok meteoritbecsapódás érte, ezért viszonylag könnyű egy-egy kihalási eseményhez valahol meteoritra utaló nyomokat találni. Az igazi bizonyíték ennek az ellenkezője lenne: ha minden ismert meteoritbecsapódáshoz kihalási eseményt lehetne kötni, ahol a hasonló nagyságrendű kataklizmát hasonló kihalási hullám követné. Sőt még azt is figyelembe kell venni, hogy a fiatal szerkezetek környékén már nem találhatók meg a régebbi nyomok, illetve még ősi kratonok esetén is nyomtalanul eltűnhettek becsapódási kráterek az erózió hatására. A kráterek legnagyobb része viszont a tengerek és óceánok aljzatán van. Az ismert kráterek többsége fiatalabb 210 millió évnél, általában is a fiatalabb kráterekből van több.
Az egyik legnagyobb ismert kráter a dél-ausztráliai Warburton-kráter, amely legalább 400 km átmérőjű, és a körülbelül 30 km vastag kérget teljes mélységében deformálta. Datálása bizonytalan, körülbelül 300–360 millió éves. A kutatók egyik legnagyobb problémája, hogy semmilyen kihalási eseményt nem tudnak a becsapódáshoz kötni (megjegyzés: a Devon végi kihalási esemény második csúcsa 364 millió éve volt, ami közel esik a kráter képződésének bizonytalan datálásának legkorábbi lehetséges idejéhez). Ha lenne a lehetséges időintervallumban valamilyen kihalási esemény, akkor a kettő közti (feltételezett) összefüggés miatt a kráter datálása a kihalás időpontjához lenne kötve, mint a Chicxulub-kráter esetén. Így azonban tény, hogy a 400 km átmérőjű krátert ütő becsapódás nem okozott kihalási eseményt, míg jóval kisebb, mintegy 170–180 km átmérőjű Chicxulub esetén ezt általában nem vitatják, pusztán az egyidejűség miatt.AFP: Vast asteroid impact zone found in Australia, 2013. február 19.
Alvarez elméletének gyengéi bélyegkép|jobbra|250px|Fotoszintetizáló kékbaktériumok által létrehozott üledékszerkezetek, azaz sztromatolitok a proterozoikum időszakból bélyegkép|jobbra|250px|A becsapódás folyamata, a kráter ezt követő formálódását bemutató animáció (kattints a képre). Ezen is jól látható, hogy a kráterből nem a meteorit anyaga szóródik szét. Az elmélet alapja, hogy az agyagban található irídium földön kívüli eredetű és gyors üledékképződésben halmozódott fel. Elsődleges problémája az elméletnek, hogy az agyag nem egyszerű törmelékes üledék, hanem mállástermék. Az agyag szemcseméretébe tartozó üledékek már kolloid tulajdonságokat mutatnak, ezért egyszerű fizikai mállással nem jön létre. Nem lehet tehát azt állítani, hogy a meteorit anyagából származik. Önmagában az a tény, hogy az agyagréteg elkülönül az alatta és felette húzódó rétegektől, arra utal, hogy a térségben az üledékképződés körülményei az adott időszakban legalább rövid távon megváltoztak. Az egybeesés az agyagképződéshez szükséges fáciesváltozás és a meteoritból származó irídiumfeldúsulás között annyira valószínűtlen, hogy az anomáliát okozó folyamat mibenlétét inkább az üledékképződés sajátosságaiban kell keresni.
Walter Alvarez a vizsgálatai során nagyjából 0,1 ppb koncentrációt várt el. Az akkoriban használatos technológia mérési hibahatárán belüli értéket várt, vagyis értékelhetetlen eredményből kellett volna következtetéseket levonni. Illetve ha átlagos kiülepedési sebességgel képződött volna a vizsgált agyagminta, akkor a kapott eredménynek nullának kellett volna lenni. Tulajdonképpen szerencséje volt, mivel a végeredmény 9 ppb lett, mely koncentráció már kimutatható. A következtetése vitatható, mivel a kézenfekvő magyarázat nem egy meteoritbecsapódás. Saját ötlete és vizsgálati célja alapján a kapott eredmény elsősorban azt mutathatná, hogy az eredetileg elvárt idő 90-szerese alatt ülepedett le a vizsgált agyagréteg, vagyis egy lassú ütemű üledékképződési periódusban. Cikkeiben ettől kezdve (Science, Scientific American stb.) arról beszélt, hogy a kihalás bizonyíthatóan alig ezer év alatt zajlott le.