Maa ajaloo suurimat väljasuremist on seostatud merelainete, bakterite, soojenemise, asteroidide ja vulkaanidega. Kõik need versioonid olid aga üksteisega ja äsja avastatud faktidega vastuolus. Suure mõistatuse viimane lahendus, nagu tavaliselt, kummutab kõik eelnevad. Kas see lõpetab detektiiviloo "Permi massiline väljasuremine"?
Kõik, kes loevad esimest korda katastroofi meie planeedi geoloogilise ajaloo Permi ja Triassi perioodide piiril, tunnevad hirmu. Üle 95 protsendi kõigist mereliikidest, 73 protsenti maismaa selgroogsete liikidest ja isegi 83 protsenti kõigist putukate liikidest suri kümnete tuhandete aastate jooksul. Ka tänapäeval on inimesel kõigi oma ressursside, relvade ja keskkonnamõjuga keeruline hävitada isegi väike osa sellisest bioloogilisest mitmekesisusest. Mis oleks pidanud juhtuma, et selline apokalüpsis juhtuks - seda ei korrata kunagi enne ega pärast Permi massilist väljasuremist?
Tapjad - vulkaanid ja soojenemine
Kui geoloogid avastasid esimest korda geoloogiliste kivimite kihtides - ja isegi fossiilkütuste ladestustes - suure lünga mis tahes elusorganismi jäänustes, oli raske umbes 252 miljonit aastat tagasi aru saada, et midagi on juhtunud. Üks peamisi vahendeid selliste iidsete aegade uurimisel on kõrvalekallete otsimine isotoopide järgi. Taimed eelistavad atmosfäärist assimileerida süsinikdioksiidi molekule, mis sisaldavad kerge süsiniku-12 aatomit, ja hapnikku, mis sisaldavad kergemat hapnikku-16. Kui elu saab pihta, hakkavad settes sagedamini esinema raskemad süsinik-13 ja hapnik-18. Nende isotoopide suhteid analüüsides saate teada näiteks, milline oli süsihappegaasi sisaldus õhus - ja kaudselt mõista, milline oli kliima. Niisiis,mineraalkaltsiidi moodustumisel pinnases kõrge CO2 kontsentratsiooni tingimustes suurendab see süsinik-13 sisaldust, mis tavaliselt satub raskustega viljakasse mulda (kõdunevate taimsete jäänustega).
Permi ja Triassi leiukohtade piiride uurimine selliste meetoditega näitas väga kummalist pilti. 252 miljonit aastat tagasi tõusis süsinikdioksiidi kontsentratsioon mingil põhjusel 2000 osani miljoni kohta (nüüd 400 miljoni kohta). Sellest lähtuvalt on planeedi keskmine aastane temperatuur tõusnud tõenäoliselt 8 kraadi Celsiuse järgi. Isegi ekvaatori juures, kus soojenemise mõju on kõige nõrgem, on see muutunud keskmiselt 6 kraadi soojemaks. Sealsamas madalas vees merd soojenesid kuni 40 kraadi.
Paleontoloogid tõdesid kiiresti, et enamikul väljasurnud mereorganismidest peab olema madal vastupidavus süsinikdioksiidimürgituse suhtes. Ja nende surm sobib väga hästi selle äkilise üleküllusega atmosfääris. Kuid kõige madalama ainevahetuse kiirusega liigid osutusid väljasuremisele kõige vastupidavamaks (keerulisem on ennast kiiresti mürgitada). Kaltsiumkarbonaadid, mõned korallid, käsijalgsed ja paljud muud välise karbonaatkarkassiga organismid on näidanud head ellujäämist. Kõik näib olevat õige: on olemas liigse süsinikdioksiidi "ladustamise" võimalused ja tõestatud mehhanismid selle kulutamiseks väliskestade ehitamiseks.
Sellest tekkis loogiline pilt. Peamine atmosfääri süsinikdioksiidi tarnija on vulkaanipursked. CO2-sisalduse järsku suurenemist tuleb nendega seostada. Kui soovite tõesti midagi leida, siis kõik õnnestub. Tõepoolest, selgus, et Siberi püünised - miljonites ruutkilomeetrites hiiglaslik laavaprovints - valasid just Permi ja Triassi piiril. Siin see on, atmosfääri kahjuliku küllastumise kasvuhoonegaasidega ja üldise väljasuremise põhjuseks. Miskipärast hakkas ootamatult tööle liiga palju vulkaane.
Reklaamvideo:
Flickr / Sarah Bodri / AA / ABACA / EAST NEWS
Midagi ei kasva kokku
Kõigis aspektides tekitas selge seletus skeptikute poolt kohe palju küsimusi. Esiteks, miks ei olnud enne ega pärast sellist massilist surma? Miks tekkisid sel ajal Siberi püünised? Me ei tea planeedi sisemusest kuigi palju, kuid sellest piisab, et aru saada: laava valgub regulaarselt ja igal ajajärgul.
Esimesele vastuväitele järgnes kiiresti teine. Tolleaegsete taimede spoorides leiti kahjustuste jälgi, mis näitasid, et neid mõjutas karm ultraviolettvalgus. Kuni planeedil on osoonikiht, ei saa see juhtuda. Teisisõnu, see nõrgenes järsult 252 miljonit aastat tagasi. Kuid koos süsinikdioksiidiga eraldavad vulkaanid palju vääveldioksiidi. Ja selle maksimaalne neeldumisspekter asub ultraviolettpiirkonnas (190–220 nm). See langeb kokku osooni neeldumisspektri maksimumiga, see tähendab, et kui atmosfääris on palju seda gaasi, ei pääse ultraviolettvalgus planeedi pinnale, isegi kui sellel on palju vähem hapnikku. See tähendab, et ajaline väljasuremine ei saanud langeda kokku "vulkaanilise soojenemisega".
Keerulised asjad ja asjaolu, et vulkaanipursked olid ja jätkuvad inimkonna ajastul. Ja sellest kogemusest on teada: need ei too soojenemist. Vastupidi, pärast neid tuleb vulkaaniline talv. 70 tuhat aastat tagasi tappis üks supervulkaan vulkaanilisel talvel üheksa kümnest elavast inimesest. Ellu jäid vaid need, kel polnud veel õnnestunud Aafrikast lahkuda. On selge, et kui vulkaanid kandsid soojust, siis oleksid need kõige hullemad.
Lõpuks näitas Pinatubo mägi veerand sajandit tagasi, et isegi suhteliselt mõõdukas purse jahutab kogu planeedi märgatava koguse võrra. Kuid see ei saa soojenemist põhjustada. Fakt on see, et vulkaanist eralduv süsinikdioksiid imendub jõuliselt biosfääri ja kivimite poolt, mille sama vulkaan pinnale toob. Veelgi enam, mida kõrgem on temperatuur, seda kiiremini toimub taimede metabolism ja kasvuhoonegaaside kivimitega sidumise kiirus.
Asteroidi rada
Väljasuremist üritati siduda selliste tragöödiate traditsiooniliste kangelastega - asteroididega. Sajandi alguses saadi usaldusväärseid andmeid Wilkes Landis asuva tohutu 480 km pikkuse löögikraatri olemasolu kohta Antarktika jää all. See on 2,5 korda suurem kui Chiksulubsky, mille jättis asteroid, mis tappis dinosaurused. Ilmselt jääb poole tuhande kilomeetri pikkune kraater alles pärast tõeliselt ohtlikku kesta. Tõsi, pole selge, kuidas asteroid võib soojenemist ja sellele järgnevat väljasuremist põhjustada. 66 miljonit aastat tagasi oli kõik teistpidi: asteroidi talvekülm ületas piirkonna, kus enne oli igavene pluss.
Ja siin tuli välja vana teooria: et tõeliselt suure asteroidi löök võib põhjustada rea võimsaid vulkaanipurskeid löögipinnaga täpselt vastas asuvas kohas - teisel pool Maad. Selle Permi versiooni autorid väitsid, et miljonite ruutkilomeetrite suurused Siberi püünised on keha kokkupõrke loomulik tagajärg, mis jättis Wilkesi maa jää alla õudusunenägu jälje.
Kas see vastab tõele või mitte, on väga raske kindlaks teha. Plaatide tektoonika tõttu liigub meie planeedi pind kogu aeg ja pole nii lihtne aru saada, mis oli vastupidine sellele, mis oli 252 miljonit aastat tagasi. Sellist protsessi on veelgi keerulisem arvutada - meil pole piisavalt teadmisi selle kohta, mis toimub vahevöö ülemiste kihtide all, kus olemasolevate helivahendite abil on võimatu vaadata. Hüpoteesi toetab asjaolu, et Chiksulubia "dinosauruste tapja" oli tõepoolest peaaegu Indias Deccani püüniste antipood. Siis hävisid planeedi endised valitsejad kahekordse löögi abil - kõigepealt asteroidi talvel ja seejärel sama keha löögist põhjustatud vulkaanilisel. Kuid kas see oli Permi perioodil sama, on keerulisem küsimus. Mõlemat tüüpi talved ei too soojenemist kaasa ja eeldatakse, et nad tapsid elu peaaegu.
Flickr / NASA Goddardi kosmoselennukeskus / Wikimedia Commons
Ahnusest kustunud
Kõigi nende lahknevuste taustal tärkasid loomulikult ka muud teooriad. Selgus, et umbes 252 miljonit aastat tagasi õppis archaea (Methanosarcina) horisontaalse geeniülekande kaudu teistest organismidest äädikhappe sooli metaaniks töötlema. Selleks ajaks oli merepõhja kogunenud palju surnud orgaanilisi aineid, milles oli palju töötlemata äädikhappe soola - seal polnud kedagi, kes seda absorbeeriks. Archaea saab seal elada ja olles õppinud maetud jäänustest metaani tootma, pidid nad alustama kiiret paljunemist. Samal ajal ei suutnud keegi oma metaani omastada - planeedi pinnal on hapnikku sisaldavate organismide seas metaanitarbijate puudus. Ja see gaas, kuigi lühiajaline, kuid 100-aastase tsükli jooksul, annab kasvuhooneefekti 34 korda rohkem kui süsihappegaas. See on saatusliku soojenemise põhjus - ja ilma vulkaanilise talve probleemideta.
Ja selle versiooniga oleks kõik korras, kui mitte ühe "aga" jaoks. Archaea vajab sellel teel metaani tootmiseks ensüümi, mis sisaldab niklit. Ja seda metalli on elusolendite jaoks üsna vähe. Selle võisid põhjustada vulkaanipursked, eriti veealused. Kuid ülejäänud kihtides täheldatakse selliseid nikli emissioone pärast süsiniku isotoopide suhte järske kõikumisi. See tähendab, et alguses surid peaaegu kõik välja ja alles siis ilmus sündmuskohale nikkel - ilma selleta poleks pidanud toimima stsenaarium “arhaea ahnus on kõiges süüdi”.
Kas oli soojenemist?
Kaevamised Sahara-taguses Aafrikas osutusid teiseks probleemiks - mujal Permi väljasuremise ajaks pole maapinnast peaaegu ühtegi kihti alles. Selgus, et 252 miljonit aastat tagasi hakkasid sealsed jõed täisvoolu tasandikutelt muutuma muttideks ja rikasteks laidudeks. See on märk kuivamisest, kuivemast kliimast. Kuid tugevat globaalset soojenemist ei saa kombineerida kuiva kliimaga. Sõltuvalt tuuleoludest põhjustab temperatuuritõusu iga kraadi sademete suurenemine 2–7 protsenti. 8-kraadine globaalne soojenemine peaks andma niiskema kliima.
Kohe tekkis teine küsimus. Muidugi on "keskmine aastane" 8 kraadi väga järsk nihe termomeetri ülespoole. Sama lõhe Murmanski ja Voroneži või Voroneži ja Costa Rica kliima vahel. Kuid probleem on selles, et sarnane ulatusega soojenemine toimus planeedil ja isegi hiljem kui 252 miljonit aastat tagasi. 56 miljonit aastat tagasi planeedil tõusis temperatuur kurikuulsa 8 kraadi võrra tuhandete, kui mitte sadade aastate jooksul. Süsinikdioksiidi sisaldus atmosfääris tabas mitte ainult 2000, vaid ka 3000 osa miljoni kohta. Kes suri välja? Selle kohta pole tegelikult midagi öelda. Mõnes ekvatoriaalses piirkonnas on vähem fotosünteesi protiste, näiteks mõnes dinoflagellaadis. Kuid nad kolisid kohe ookeani, mida nüüd nimetatakse Arktikaks (siis muidugi polnud seal jääd).
Paralleelselt oli maal väljasuremise asemel tõeline õitseaeg. Puudusid märgatavad liikide väljasuremised, kuid artiodaktüülid ja hobuslased levisid sõna otseses mõttes kogu maailmas - ja täpselt soojenemise tippajal. Meie primaatide esivanemad tegid sama laienemise. Kui see poleks soojenemine, mis on üsna võrreldav Permi ja Triassi piiriga, siis poleks ehk inimeste evolutsioonilist edu. Kuidas juhtus, et soojavereline fauna suri peaaegu täielikult Permi lõpu temperatuuritõusust välja ning lähema ajastu soojaverelised ja mitte soojaverelised elanikud ei kannatanud?
EAST NEWS / Wikimedia Commons
Pöörake tagurpidi
Ja nüüd, 2017. aastal, ilmuvad täiesti erinevad andmed: selgub, et ajaliselt tohutu vahemaa tõttu oli Permi väljasuremise varasem tutvumine pisut ebatäpne, sõna otseses mõttes mõnesaja tuhande aasta jooksul. Veerand miljardit aastat on täpsus suurepärane, kuid just see väike viga takistas peamise asja nägemist.
Rühm Šveitsi teadlasi, kes kasutasid uraani-plii meetodit, on Permi väljasuremise kõrgpunkti täpsemini dateerinud kui kunagi varem. Ja siis selgus, et see kestis vaid 89 ± 38 tuhat aastat ja see ei langenud kokku soojenemise tõttu tekkinud merede algusega, nagu varem arvati, vaid eelneva taandumisega. Nagu teate, muutuvad mered kiiresti madalaks ainult külma ajal, kui nende vesi on seotud polaarkorkidega.
Kahjuks on siin probleeme - nii lühikese jahutusperioodiga oleks sellest pidanud jääma väga vähe häirimata kivimeid. Tegelikult on see põhjus, miks seda lühiajalise jahutuse perioodi pole veel üksikasjalikult uuritud. Sel ajal polnud pooluste ääres maad ja väga raske on leida jälgi jäämütsidest, mis kunagi olid ookeani pinnal. Lisaks uueneb ookeaniline koorik keskmiselt üks kord 200 miljoni aasta jooksul, see tähendab, et isegi tolle aja merepõhja jäljed on juba sügavale planeedi soole maetud. Nii et väga raske on täpselt välja selgitada, kui külma see sai.
Ja veel, siiani on see hüpotees kõige vähem vastuolus kõigega, mida teadlastel on õnnestunud teada saada kõigi aegade suurimast väljasuremisest. Lõpuks selgus üsna selgelt, mis vulkaanidel ja võib-olla asteroididel sellega pistmist oli. Nii need kui ka teised võivad tõesti põhjustada tugevaid külmakraade. Nende tuulutusavade tuha pursked ja vääveldioksiidi heitkogused on võimelised jõudma stratosfääri ja blokeerida päikesevalgust. Siberi püünised on planeedi ajaloos pretsedenditult suured, teisi selliseid tohutuid lihtsalt pole. Nende põhjustatud vulkaanilise talve suurusjärk võis olla sama.
Permi katastroofi ainulaadsus on ka selles stsenaariumis seletatav. Kui selle põhjuseid seostati ainult planeediprotsessidega, siis tuli seda korrata mitu korda. Kuid väline oht - näiteks tohutu asteroid - on tõenäoline tegur. 500-kilomeetriseid kraatrid kogu keeruka (Kambriumi-järgne) elu ajaloo jooksul ei ole korratud. See tähendab, et muid selliseid katastroofe ei oleks tohtinud juhtuda. Ainus küsimus on siin: kas me vaatame taevast piisavalt hoolikalt, et tulevikus teist sellist kivi maha jätta?
Aleksander Berezin
