ZNANOST: hrvatski znanstveni portal

Vulkanske erupcije kao glavni pokretač masovnog izumiranja

Prije više od 200 milijuna godina došlo je do masovnog izumiranja: nestalo je čak 76 % vrsta morskih i kopnenih životinja čime je završilo doba trijasa i započela era jure. Taj je događaj dinosaurima u narednih 135 milijuna godina omogućio potpunu dominaciju nad Zemljom.

U relativno kratkom periodu jake su vulkanske erupcije na velikom području poznatom kao Središnje magmatsko područje u Atlantiku izbacile ogromnu količinu lave i plinova uključujući ugljikov dioksid, sumpor i metan.

To iznenadno otpuštanje plinova u atmosferu vjerojatno je izazvalo veliko globalno zatopljenje i kiseljenje oceana što je u konačnici istrijebilo na tisuće biljnih i životinjskih vrsta.

Istraživači s Instituta za tehnologiju u Massachusettsu (MIT), Sveučilišta u Kolumbiji i drugih institucija utvrdili su da su se te erupcije dogodile točno onda kad je započelo izumiranje pružajući time jak dokaz da je vulkanska aktivnost zaista bila uzrokom velikog izumiranja vrsta na kraju trijasa.

Istraživanje je potpomogao američki Nacionalni fond za znanstvena istraživanja, a rezultati su objavljeni u časopisu Science.

„Znanstvenici su vrlo blizu da dokažu ono što smo dosad samo pretpostavljali, a to je da je masovno izumiranje u trijasu uistinu bilo povezano s nizom vulkanskih erupcija“, izjavila je Lisa Boush, direktorica Odsjeka za geoznanosti američkog Nacionalnog fonda za znanstvena istraživanja.

„Za otkriće je zaslužan i projekt Nacionalnog fonda za znanstvena istraživanja nazvan EARTHTIME, u sklopu kojeg se razvijaju napredne geološke vremenske skale kako bi se znanstvenicima omogućilo lakše interpretiranje Zemljine povijesti.“

Znanstvenici su utvrdili starost bazaltne lave pronađene u Maroku i duž Istočne obale SAD-a koji su prije 200 milijuna godina bili dio superkontinenta Pangea.

Pukotina koja je u konačnici dovela do razdvajanja Afrike i američkog kontinenta također je dio Središnjeg magmatskog područja u Atlantiku.

Danas obje regije sadrže magmatske stijene nastale erupcijom vulkana u Atlantiku kao i sedimentne stijene. Znanstvenici su koristili kombinaciju metoda kako bi datirali stijene i točno utvrdili početak i trajanje vulkanskih erupcija u Središnjem magmatskom području Atlantika.

Uz pomoć dobivenih rezultata znanstvenici su rekonstruirali područje vulkanske aktivnosti prije 201 milijun godina te tako otkrili da su se erupcije magme zajedno s emisijama ugljikova dioksida, sumpora i metana uzastopno ponavljale tijekom 40 tisuća godina, što je zapravo vrlo kratak period u Zemljinoj geološkoj povijesti.

„Izumiranje se dogodilo naglo“ rekao je Sam Bowring, geolog na MIT-u. „Uopće nije upitno da se izumiranje dogodilo istovremeno s pojavom prvih erupcija“.

Više od slučajnosti
Izumiranje životinjskih vrsta krajem trijasa jedno je od pet masovnih izumiranja u posljednjih 540 milijuna godina. Znanstvenici su primijetili da su se neka od tih izumiranja dogodila paralelno s raširenom vulkanskom aktivnošću koju dokazuje veliko magmatsko područje u Atlantskom oceanu. Međutim, Bowring naglašava da „to što su se ta dva velika događaja odigrala približno u isto vrijeme ne znači da postoji neka uzročno-posljedična veza među njima.“ Kao primjer Bowring navodi izumiranje dinosaura, jer iako se njihovo izumiranje preklopilo s velikim izljevima lave, znanstvenici taj događaj ipak pripisuju udaru asteroida.

„Ako želite dokazati da je erupcija bila uzrokom izumiranja, onda morate biti u stanju s najvećom preciznošću pokazati da su se erupcija i izumiranje dogodili točno u isto vrijeme“, objasnio je Bowring.

Znanstvenici su, prema Bowringovm riječima, otkrili da su se velike erupcije krajem trijasa dogodile otprilike u isto vrijeme kad su životinjske vrste nestale s lica Zemlje pružajući time dokaz da su erupcije vulkana u Atlantiku bile mogući uzrok tog izumiranja.

No te procjene imaju grešku od jednog do dva milijuna godina. „Milijun godina je puno kad želite povezati dva bitna povijesna geološka događaja“, rekao je Bowring.

Na primjer, smatra se da su vulkani Središnjeg magmatskog područja u Atlantiku sveukupno izbacili više od dva milijuna kubičnih kilometara lave. Da je ta količina lave izbačena tijekom perioda od jednog do dva milijuna godina, to ne bi imalo isti učinak kao da je ta količina lave izbacivana tijekom desetaka tisuća godina.

„Vremenski period u kojem se erupcija dogodila igra veliku ulogu“, izjavio je Bowring.

Naginjanje prema izumiranju
Kako bi utvrdili koliko su točno trajale vulkanske erupcije, tim znanstvenika je kombinirao astrokronološku metodu i geokronološku metodu.

Znanstvenici desetljećima promatraju kako se orijentacija Zemljine osi mijenja u regularnim ciklusima kao rezultat djelovanja gravitacijskih sila drugih planeta. Zemljina se os rotira u regularnim ciklusima vraćajući se u svoj prvotni položaj svakih 26 tisuća godina. Takve varijacije u orbiti mijenjaju količinu solarnog zračenja koja dolazi do Zemljine površine što uzrokuje posebne promjene u Zemljinoj klimi poznate kao Milankovićevi ciklusi. Cikličke se klimatske promjene mogu prepoznati prema tipovima sedimenata unutar Zemljine kore. Znanstvenici starost stijene mogu utvrditi identifikacijom cikličkih varijacija u naslagama sedimenata u vodenim površinama kao što su duboki dijelovi oceana ili velika jezera.

Ciklus sedimenta odgovara ciklusu Zemljine rotacije.

Prema mjestu gdje se stijena nalazi unutar sedimentnog sloja znanstvenici mogu saznati koliko je ona stara. Kako bi dobili precizne procjene, razvili su matematičke modele za određivanje Zemljinih nagiba tijekom više milijuna godina.

Bowring tvrdi da je ta metoda dobra za direktnu dataciju stijena maksimalne starosti do 35 milijuna godina, no za izračunavanje veće starosti od te još se ne zna koliko je metoda pouzdana.

Bowring i njegovi kolege koristli su i astrokronološke metode kako bi procijenili starost sedimentnih stijena, a zatim su te izračune usporedili s visoko preciznim podacima o stijenama iz Sjeverne Amerike i Maroka starim više od 200 milijuna godina.

Geolozi su razlomili uzorke stijena kako bi izolirali male kristale poznate kao cirkoni koje su analizirali metodom datiranja poznatom kao uran-olovo datiranje. Ta im je metoda omogućila izračunavanje starosti stijena do približno 30 tisuća godina što je u geologiji prilično velika preciznost.

Geokronološka i astrokronološka metoda geolozima su dale precizne podatke o početku vulkanske aktivnosti prije 200 milijuna godina.

One su otkrile tri velike provale magmatske aktivnosti koje su trajale 40 tisuća godina, a u tom su kratkome periodu ogromne količine ugljikova dioksida i drugih plinova mogle drastično izmijeniti klimu na Zemlji.

„Središnje magmatsko područje Atlantika pruža se sve od Nove Škotske do Brazila i Zapadne Afrike. Jako bih volio saznat jesu li sve vulkanske aktivnosti na tom području jednake starosti“.

Izvor: National Science Foundation

Podijeli.