Цивилизация
250 млн лет назад произошло Пермское вымирание, крупнейшее в истории Земли. За несколько десятков тысяч лет планета лишилась 96% морских видов, ¾ видов наземных позвоночных и ⅘ видов насекомых, что во много раз превосходит масштабы катастрофы, убившей динозавров. Ученые долго искали причины этой массовой гибели животных, в частности, пытались найти достаточно крупный метеоритный кратер, подходящий по датам. Но известно, что Пермское вымирание совпало во времени с излияниями лавы в районе Сибирских траппов.
Траппы — это, по сути, вулканы циклопических размеров. В ходе их извержений на поверхность выходит столько лавы, что она покрывает значительную часть материка, Сибирская трапповая провинция простирается от Уральских гор почти до озера Байкал и Якутска. У траппов нет ни жерла, ни даже выраженного центра — потоки жидкой лавы льются из многих щелей и образуют сравнительно плоские базальтовые скалы, формирующие уступы (по-шведски trappa — это лестница). Вместе с базальтом на поверхность выходят металлы, и потому не случайно, что город Норильск, живущий добычей никеля, меди, кобальта и платины, находится в районе наиболее мощных трапповых отложений.
Хоть потоки лавы 250 млн лет назад и залили большую часть Сибири, они не в состоянии объяснить гибель живых существ по всей Земле. Ин Цуйа из Университета Монклер и его коллеги из США, Китая, Норвегии и Нидерландов построили полную картину Пермского вымирания. Их статья опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences. В качестве отправной точки исследователи выбрали данные о повышенном содержании углекислого газа в тот период. Чтобы получить подробную информацию о его источнике и темпах накопления, ученые проанализировали древние органические отложения, которые добыли из глубины Финнмаркского плато на севере Норвегии.
Углерод имеет два стабильных изотопа, 12С и 13C. Они ведут себя по-разному, легкий углерод-12 легче поглощается растениями, чем тяжелый углерод-13, но в разной степени в зависимости от вида растения, доступности питания, водного и температурного режимов и некоторых других условий.
С помощью анализа изотопов углерода тканей животного можно даже понять, чем оно питалось, а изучив отношение 12С к 13С в древесных кольцах, можно восстановить картину колебаний химического состава атмосферы.
Более точно датировать каждый пласт исследователям помогла астрохронология. Солнечное излучение со временем меняет интенсивность, что отражается в количестве гамма-излучения, достигающего Земли. Изучив следы этого излучения, физики построили надежную временную шкалу.
В результате Ин Цуйа и его команда выяснили, что Пермское вымирание было связано с резким увеличением в атмосфере количества углекислого газа, произведенного вулканами.
Судя по соотношению изотопов углерода в остатках наземных растений, эти выбросы были огромными: концентрация углекислого газа выросла в 13 раз за несколько тысяч лет, чему соответствуют дополнительные выбросы по 4,5 гигатонны углерода в год.
Наибольшую часть этого углерода выбросили непосредственно траппы, оставшаяся часть образовалась в ходе горения отложений угля и метана. Органика не смогла поглотить такое количество углекислого газа, его концентрация длительное время оставалась повышенной по сравнению с эпохой до извержения по меньшей мере в три раза, что привело к Триасовому потеплению.
Повышение концентрации углекислого газа также привело к глобальному закислению океана и повышению глобальной температуры с 25 до 40 градусов, что стыкуется с результатами анализа изотопов бора и кислорода в раковинах моллюсков той эпохи. Теперь ученых интересует, как быстро и с помощью каких механизмов углекислый газ удалялся из атмосферы. Это даст понимание, как можно справиться с современными выбросами этого парникового газа в результате человеческой деятельности и насколько эти выбросы опасны.