Το μεγάλο θανατικό πριν 250 εκατ. χρόνια

Άρθρο, Απρίλιος 2005

Πριν 250 εκατομμύρια χρόνια, στην Πέρμια περίοδο της γεωλογικής ιστορίας της Γης, πολύ πριν έρθουν οι δεινόσαυροι πάνω στη γη, η ξηρά και οι ωκεανοί έσφυζαν από ζωή. Ήταν μια χρυσή εποχή για τη βιοποικιλότητα λίγο πριν έρθει η μεγάλη καταστροφή, η μεγαλύτερη μαζική εξαφάνιση όλων των εποχών.  Μέσα σε μερικές χιλιάδες χρόνια το 95% των μορφών της ζωής στον πλανήτη εξαφανίστηκε. Αλλά ποιά φυσική καταστροφή θα μπορούσε να εξαφανίσει τη ζωή σε μια τέτοια τεράστια κλίμακα;

Πως έμοιαζε ο κόσμος πριν 250 εκατομμύρια χρόνια

Μόνο όμως τα τελευταία χρόνια έχουν αρχίσει να βρίσκουν στοιχεία οι επιστήμονες για το μεγάλο θανατικό της Πέρμιας περιόδου, από τους βράχους στην Ανταρκτική, τη Σιβηρία και τη Γροιλανδία. 

Οι ειδικοί λοιπόν από τα στοιχεία που έχουν βρει λένε ότι η εξαφάνιση των δεινοσαύρων, πριν 65 εκατομμύρια χρόνια (στο όριο της Κρητιδικής (Κ) - Τριτογενής (Τ) περιόδου ή K/T), δεν ήταν τίποτα μπροστά στη μαζική εξάλειψη των ειδών της Πέρμιας περιόδου. Το γεγονός που σημάδεψε την περίοδο K/T σκότωσε το 60% της ζωής πάνω στη Γη, ενώ στην Πέρμιαν το 95%.

Γεωλογικά στοιχεία για να εξηγήσουν την καταστροφή είναι δύσκολο να βρεθούν, απλά επειδή οι βράχοι είναι τόσο παλαιοί που έχουν υποστεί πολλές διαβρώσεις, χάνοντας έτσι όλα τα αποδεικτικά στοιχεία εκείνης της περιόδου. Φαίνεται δε λογικό ότι τότε κάποια καταστροφική περιβαλλοντική αλλαγή πρέπει να άφησε αβοήθητη τη ζωή σε όλη τη Γη.

Η Πέρμια περίοδος

Η εικόνα δείχνει πως φαντάστηκε ένας καλλιτέχνης ένα έλος στο Τέξας. Έτσι έπρεπε να ήταν η Γη την εποχή εκείνη

Η ζωή άκμασε κατά τη διάρκεια της Λιθανθρακοφόρου και της Πέρμιας περιόδου. Τα Εχινόδερμα, οι αμμωνίτες, τα κοράλλια και τα ψάρια διαφοροποιήθηκαν και άκμασαν στις θάλασσες, ενώ τα αμφίβια και τα ερπετά συνέχισαν την εισβολή τους στο έδαφος.

Αλλά μετά από 100 εκατομμύρια έτη σχετικής σταθερότητας, στο τέλος της Πέρμιαν περιόδου (πριν 245 εκατομμύρια έτη) η Γη γνώρισε το μεγαλύτερο γεγονός μαζικής εξαφάνισης. Μακριά πιο καταστρεπτικό από τη διασημότερη κρητιδική εξαφάνιση, όταν εξαφανίστηκαν τελείως οι δεινόσαυροι.

Έχει υπολογιστεί ότι το 95% όλων των θαλασσίων ειδών χάθηκαν, ενώ στο έδαφος περισσότερο από τα τρία τέταρτα όλων των σπονδυλωτών οικογενειών εξαφανίστηκαν. Δέντρα, φυτά, σαύρες, πρωτο-θηλαστικά, έντομα, ψάρια, μαλάκια, και μικρόβια --  σχεδόν όλα εξαφανίστηκαν. Κατά προσέγγιση τα 9 στα 10 θαλάσσια είδη και τα 7 από τα 10 χερσαία είδη εξαφανίστηκαν. Η ζωή στον πλανήτη μας σχεδόν ήταν τελειωμένη.

Πολλές αιτίες έχουν προταθεί για αυτές τις εξαλείψεις της Πέρμιας περιόδου, συμπεριλαμβανομένων και των διακυμάνσεων του επιπέδου της θάλασσας, μιας αλλαγής στην αλατότητα του ωκεανού, και της ηφαιστειακής δραστηριότητας. Ο σημαντικότερος παράγοντας φαίνεται, για άλλη μια φορά, να είναι η κλιματική αλλαγή που επεκράτησε μετά το θανατηφόρο γεγονός.

Σύγκρουση με αστεροειδή

Μια επιστημονική ομάδα με επικεφαλής την Becker, που είχε χρηματοδοτηθεί από τη NASA, πίστευε ότι η αιτία για την πιο μαζική εξαφάνιση όλων των εποχών ήταν η πτώση ενός αστεροειδή, διαμέτρου 6 έως 12 χλμ -- με άλλα λόγια, περίπου, σαν το όρος Everest. Η ομάδα αυτή έψαξε σε περιοχές στην Ουγγαρία, την Ιαπωνία και την Κίνα, όπου υπάρχουν ακόμα βράχοι ηλικίας 250 εκατομμυρίων ετών και εκεί βρήκαν αποκαλυπτικά σημάδια μιας σύγκρουσης μεταξύ του πλανήτη μας και του αστεροειδή.

Αυτή η ομάδα υπολόγισε ότι η "διάρκειά" αυτού του γεγονότος, ήταν μεταξύ, 8.000 και 100.000 ετών. Που ισοδυναμεί με ένα ελάχιστο χρονικό διάστημα μπροστά στις γεωλογικές περιόδους.

Η εξαφάνιση λοιπόν ήταν εξαιρετικά απότομη, λένε οι επιστήμονες. Και επειδή η ζωή εξαφανίστηκε πολύ γρήγορα στην κλίμακα του γεωλογικού χρόνου, κάτι καταστροφικό πρέπει να συνέβη.

Βαθιά μέσα στους βράχους της περιόδου Πέρμιας - Τριασσικής, η επιστημονική ομάδα βρήκε τα γνωστά φουλλερένια ή buckyballs, με ίχνη αερίου ηλίου και αργού που παγιδεύτηκε εκεί μέσα. Τα φουλλερένια συγκράτησαν έναν ασυνήθιστο αριθμό ατόμων ³He και ³⁶Ar   -- ισότοπα που είναι πιο κοινά στο διάστημα απ' ό,τι στη Γη. Και πρέπει κάτι σαν ένας κομήτης ή αστεροειδής, να έχει φέρει αυτά τα φουλλερένια στον πλανήτη μας.

Δεξιά: Τα άτομα του άνθρακα σε ένα μόριο φουλλερενίου που τακτοποιούνται σε ένα σφαιρικό μοντέλο παρόμοιο με έναν γεωδεσιακό θόλο. (Οι γεωδεσιακοί θόλοι εφευρέθηκαν από τον αρχιτέκτονα Buckminster Fuller, γι'αυτό και το όνομα των μορίων). Αυτή η μορφή επιτρέπει στα φουλλερένια να παγιδέψουν τα αέρια εκεί μέσα.

Η ομάδα είχε βρει προηγουμένως τέτοια buckyballs που περικλείουν αέρια, σε στρώματα βράχου που συνδέθηκαν με δύο γνωστά γεγονότα αυτής της μαζικής εξαφάνισης:  Το γεγονός που συνέβη πριν 65 εκατομμύρια έτη, στην Κρητιδική-Τριτογενή περίοδο και ένα κρατήρα από ένα συμβάν πριν 1.8 δισεκατομμύρια έτη στο Οντάριο του Καναδά. Βρήκαν επίσης φουλλερένια που περιέχουν παρόμοια αέρια σε μερικούς μετεωρίτες. Συνολικά, αυτές οι ενδείξεις δίνουν αναγκαστικά επιχειρήματα ότι ένας διαστημικός βράχος χτύπησε τη Γη κατά την διάρκεια του μεγάλου θανατικού.

Πολλοί όμως παλαιοντολόγοι είναι δύσπιστοι από τη θεωρία ότι ένας αστεροειδής προκάλεσε αυτή την εξάλειψη. Οι πρώτες μελέτες του απολιθωμένου αρχείου έδειξαν ότι το θανατικό συνέβη βαθμιαία κατά τη διάρκεια εκατομμυρίων ετών -- και δεν έγινε ξαφνικά όπως ένα άμεσο γεγονός πχ η πτώση ενός μετεωρίτη.

Η πιο μεγάλη ηφαιστειακή έκρηξη

Στις αρχές της δεκαετίας του '90 ξεκίνησε το κυνήγι για στοιχεία της Πέρμιας περιόδου σε μια περιοχή της Σιβηρίας γνωστής ως Παγίδες. Σήμερα το τοπίο αυτό έχει ένα άγριο πολικό ψύχος, αλλά πριν 250 εκατομμύρια έτη, πάνω από 200.000 km² αυτής της περιοχής ήταν καλυμμένη από έναν καυτό χείμαρρο λάβας. Οι σιβηρικές Παγίδες ήταν πλημμυρισμένες από βασάλτη, το μεγαλύτερο ηφαιστειακό φαινόμενο πάνω στη Γη. Αντί όμως να υπάρχουν μονωμένα ηφαίστεια που ανάβλυζαν προς τα έξω λάβα, όλος ο φλοιός της Γης διασπάστηκε και απελευθερώθηκαν μεγάλες ποσότητες λάβας. Αυτή η σιβηρική έκρηξη κράτησε εκατομμύρια χρόνια. Θα μπορούσε άραγε αυτή η ηφαιστειακή δραστηριότητα σε ένα τόσο μεγάλο χρονικό διάστημα να αλλάξει αρκετά το κλίμα ώστε να σκοτώσει το 95% της ζωής πάνω στη Γη;

Αριστερά : δράση της λάβας από τα πιο βαθιά στρώματα της Γης

Για να απαντήσει ο Vincent Courtillon στην ερώτηση αυτή χρησιμοποίησε μια πολύ μικρότερη έκρηξη βασάλτη, που έγινε στην Ισλανδία το 1783, ως βάση για μερικούς υπολογισμούς. Το 18ο αιώνα, ο Benjamin Franklin περιέγραψε το 1784 (δηλαδή ένα χρόνο μετά την έκρηξη) ως τη χρονιά χωρίς καλοκαίρι. Η τέφρα από την έκρηξη εκείνη μαύρισε τον ουρανό και οι σοδειές καταστράφηκαν σε ολόκληρη την Ευρώπη. Ο Courtillon συμπέρανε λοιπόν τον κλιματολογικό αντίκτυπο που είχε η σιβηρική έκρηξη, από τα αρχεία του ισλανδικού ηφαιστειακού γεγονότος. Έτσι, έβγαλε το συμπέρασμα ότι μετά από την ηφαιστειακή σιβηρική έκρηξη κράτησε για δεκαετίες ένας "πυρηνικός χειμώνας", που ακολούθησε μετά τη γρήγορη παγκόσμια θέρμανση, λόγω του αυξανόμενου επιπέδου των αερίων του θερμοκηπίου στην ατμόσφαιρα.

Ο Vincent πιστεύει ότι η ψύξη που ακολούθησε την παγκόσμια θέρμανση θα μπορούσε να προκαλέσει την Πέρμια εξάλειψη, αλλά άλλοι επιστήμονες διαφωνούν. Ο Peter Ward  πήγε στη Σιβηρία για να υπολογίσει το ποσό του διοξειδίου του άνθρακα - και την παγκόσμια θέρμανση - που υπήρχε μετά την έκρηξη. Έτσι, βρήκε ότι και με το χειρότερο σενάριο η άνοδος της θερμοκρασίας θα ήταν μόνο 5°C, αρκετή για να σκοτώσει πολλά είδη αλλά όχι και να εξαφανίσει το 95% των ειδών.

Εάν όμως οι σιβηρικές εκρήξεις των ηφαιστείων δεν ήταν αρκετά θανάσιμες, τι άλλο θα μπορούσε να είναι τόσο θανατηφόρο;

Για να προσπαθήσει να απαντήσει σε αυτή την ερώτηση, ο Michael Rampino προσπάθησε να βρει πόσο χρόνο κράτησε η αιτία της μαζικής εξαφάνισης. Μελέτησε λοιπόν τους ρυθμούς ιζηματογένεσης των βράχων στις Άλπεις και κατέληξε στο συμπέρασμα ότι ο δολοφόνος της Πέρμιας περιόδου είχε καταδιώξει τον πλανήτη ακριβώς 8.000-10.000 χρόνια, πολύ λιγότερο απ' ό,τι νόμιζαν αρχικά. Η σκέψη του τότε στράφηκε σε άλλες αιτίες μεγάλων καταστροφών - στα γεωλογικά χρονοδιαγράμματα - που κράτησαν πολύ λίγο. Θέλησε λοιπόν να διερευνήσει την πιθανότητα μιας πτώσης μετεωριτών.

Το κυνήγι για στοιχεία μετεωριτών

Σε μια τέτοια πτώση αποδίδεται μια άλλα γνωστή εξαφάνιση, η Κρητιδική (Κ) - Τριτογενής (Τ) K/T, στην οποία ήρθε το τέλος των δεινοσαύρων. Εκείνος ο μετεωρίτης είχε διάμετρο 10 km και σχημάτισε έναν κρατήρα στον σημερινό κόλπο του Μεξικού. Η σκόνη που δημιουργήθηκε από αυτήν τη σύγκρουση και σκέπασε τη Γη, προκάλεσε την πτώση της παγκόσμιας θερμοκρασίας μέσα σε μια νύχτα. Πόσο λοιπόν μεγάλος θα ήταν ένας μετεωρίτης που θα έπεφτε στη Γη στην Πέρμια περίοδοι; Ο Rampino προτείνει ότι θα έπρεπε να ήταν μόνο κατά 50% μεγαλύτερος για να προκαλέσει μια μεγάλη περιβαλλοντική αλλαγή. Υπάρχει όμως ένα τεράστιο λάθος σε αυτό το επιχείρημα: Πού είναι ο κρατήρας εκείνος;

Ο Adrian Jones έφτιαξε ένα υπολογιστικό μοντέλο για να βρει τα αποτελέσματα της πτώσης στον γήινο γεωλογικό φλοιό. Πιστεύει όμως ότι ψάχνουμε για τον κρατήρα της πτώσης του μετεωρίτη με λάθος τρόπο. Είναι γεγονός ότι μετά από μια σύγκρουση, ο φλοιός αναπηδά για να σχηματίσει έναν μεγάλο ρηχό κρατήρα. Εάν ο μετεωρίτης ήταν πράγματι τεράστιος τότε εμφανίζεται μια πρόσθετη διαδικασία. Η συνδυασμένη θερμότητα της σύγκρουσης και της αναπήδησης του φλοιού είναι αρκετή για να λειώσει τον φλοιό. Η λάβα πλημμυρίζει την περιοχή και ο κρατήρας εξαφανίζεται κάτω από το νέο φλοιό. Εάν είναι σωστή αυτή η άποψη, ο κρατήρας του μετεωρίτη της Πέρμιας περιόδου, δεν μπορεί να βρεθεί επειδή δεν υπάρχει.

Όλα αυτά συνηγορούν στην θεωρία της πτώσης μετεωρίτη. Οι αντίπαλοι της, εν τούτοις, επισημαίνουν ότι οι μετεωρίτες αφήνουν διάφορα ίχνη στο πέρασμα τους - κομμάτια μεταλλευμάτων που έχουν προέλθει από το διάστημα. Ο Greg Rettaleck στα μέσα της δεκαετίας του '90 εξέτασε τις βάσεις των βράχων της Πέρμιας περιόδου στην ανταρκτική. Μερικοί από τους κόκκους του χαλαζία θύμιζαν σαν να είχαν σπάσει με μια πολύ ενεργητική διαδικασία - ήταν λοιπόν από ένα μετεωρίτη;

Αν και αυτά τα στοιχεία συνηγορούσαν για ένα κτύπημα κάποιου είδους, υπήρξαν και αναπάντητες ερωτήσεις. Ο μετεωρίτης της περιόδου K/T άφησε ένα ίχνος ιριδίου - χαρακτηριστικό των διαστημικών υλικών - σε όλο τον κόσμο. Αλλά, δεν υπάρχουν στοιχεία της Πέρμιας πτώσης που να δείχνουν τέτοιο ίχνος.

Ο Paul Wignall, ένας βρετανός γεωλόγος, αμφιβάλλει ότι ένας μετεωρίτης προκάλεσε τη μαζική εξάλειψη πριν 250 εκατομμύρια έτη. Προς το τέλος της δεκαετίας του '90 είχε ένα ισχυρό προαίσθημα που πρέπει να ψάξει για να αποδειχθούν σωστές οι σκέψεις του: στη Γροιλανδία.

Υπάρχουν πολύ λίγοι βράχοι 250 εκατομμυρίων ετών που έχουν μείνει πάνω στη γη. Οι περισσότεροι βράχοι έχουν ανακυκλωθεί από την τεκτονική δραστηριότητα του πλανήτη μας. Και οι λιγοστοί βράχοι της Πέρμιας περιόδου είναι δύσκολο να βρεθούν, επειδή είναι συνήθως σε πολύ λεπτά στρώματα, όμως ο Paul Wignall βρήκε βράχους πάχους αρκετών μέτρων. Ήταν κάτι περισσότερο από νέα αποδεικτικά στοιχεία. Ήταν το καλύτερο που έλπιζε να βρει.

Αφθονία άνθρακα-12

Ο βράχος της Γροιλανδίας μας αποκάλυψε μια πολύ διαφορετική ιστορία από αυτήν που είχε βρει στις Άλπεις ο Michael Rampino. Αντί για ένα γρήγορο καταστροφικό γεγονός, διάρκειας κάτω από 10.000 χρόνια, τα στρώματα της εξάλειψης που εξέτασε ο Paul Wignall είχαν διάρκεια 80.000 χρόνια και παρουσίασαν τρεις διακριτές φάσεις στα φυτικά και στα ζωικά απολιθώματα που περιείχαν. Η μαζική εξαφάνιση εμφανίστηκε να σκοτώνει χερσαίους και θαλάσσιους οργανισμούς επιλεκτικά σε διαφορετικές εποχές. Μια τέτοια μακροχρόνια διαδικασία έρχεται σε αντίθεση με την καταστροφική θεωρία των μετεωριτών, αλλά ο Paul Wignall δεν μπορούσε να εξηγήσει τι έφταιγε που εξαφανίστηκε σχεδόν όλη η ζωή πάνω στη Γη. Η καλύτερη ένδειξή που είχε ήταν η ισορροπία ισοτόπων του άνθρακα στο βράχο, ο οποίος παρουσίαζε μια αύξηση σε άνθρακα-12 στον χρόνο. Η τυπική εξήγηση για την βλάστηση που καταστράφηκε  - δεν θα μπορούσε να έχει προκαλέσει μια τέτοια χαρακτηριστική επίδραση. Ο Wignall ήταν περίεργος να μάθει τι μπορούσε αυτό να σημαίνει.

Μια απάντηση για το θέμα αυτό προήλθε από το γεωλόγο Gerry Dickens, ο οποίος ήξερε ακριβώς πώς να πάρει γρήγορα μεγάλα ποσά άνθρακα-12, χάρις στην εργασία του με τις επιχειρήσεις παράκτιων διατρήσεων στις ΗΠΑ. Είχε ξοδέψει χρόνο βοηθώντας αυτές να προσπαθήσουν να αντλήσουν τα αποθέματα του παγωμένου ένυδρου μεθανίου από το βυθό του κόλπου του Μεξικού. Ήξερε λοιπόν ότι το στερεό ένυδρο μεθάνιο βρίσκεται γύρω από πολλές ακτές στον κόσμο. Ο Dickens αναρωτήθηκε πόσο μεγάλη ήταν απαραίτητη μια άνοδος στη θερμοκρασία της θάλασσας για να αναγκάσει τη στερεά χημική ουσία να εξαερωθεί και να ανέλθει στην ατμόσφαιρα. Τα πειράματα του έδειχναν ότι μια άνοδος της θερμοκρασίας κατά 5°C ήταν ικανοποιητική. Και ήταν περίεργος να δει πόσο αέριο προερχόταν από κομμάτια του στερεού ένυδρου μεθανίου, που ήταν μέσα στο νερό.

Όταν ο Paul Wignall έμαθε για τα συμπεράσματα του Dickens, χρησιμοποίησε στοιχεία του για τον άνθρακα-12,  για να υπολογίσει την ποσότητα του ένυδρου μεθανίου θα έπρεπε να απελευθερωθεί για να έχει επιπτώσεις στην ισορροπία των ισοτόπων. Το μεθάνιο είναι ένα από τα πιο ισχυρά αέρια του θερμοκηπίου και συμπέρανε ότι η απελευθέρωση του παγωμένου ένυδρου μεθανίου θα είχε προκαλέσει μια άνοδο της θερμοκρασίας κατά 4-5°C. Δεν ήταν όμως αρκετή για να σκοτώσει το 95% της ζωής στη Γη, αλλά συνειδητοποίησε ότι ήταν ένα σύνθετο φαινόμενο. Μια άνοδος περίπου κατά 5°C πρέπει ήδη να είχε εμφανιστεί για να αναγκάσει το παγωμένο μεθάνιο να εξατμιστεί στην ατμόσφαιρα. Η συνδυασμένη άνοδος της θερμοκρασίας δίνει 10°C, που γενικά είναι αποδεκτή ως ικανή να προκαλέσει αληθινά τη μαζική εξάλειψη των ειδών.

Έτσι φαίνεται πιθανόν να έγιναν δύο φονικά γεγονότα στην Πέρμια περίοδο. Πριν 250 εκατομμύρια χρόνια 1.5 εκατομμύρια κυβικά χιλιόμετρα λάβας χύθηκαν από μια τρομερή σχισμή στον φλοιό της Γης στις Σιβηρικές Παγίδες. Από την έκρηξη κάηκαν απέραντες εκτάσεις εδάφους, ενώ η ατμόσφαιρα καλύφθηκε με σκόνη και γέμισε αέρια του θερμοκηπίου, που άλλαξαν το κλίμα.  Πρώτα έγινε ένας πυρηνικός χειμώνας, με έντονη π-αγωνιά (που προκλήθηκε από τη σκόνη που ελευθερώθηκε στην ατμόσφαιρα και κάλυψε τον ήλιο), και ακολούθως οδήγησε στην παγκόσμια θέρμανση του πλανήτη, λόγω του φαινομένου του θερμοκηπίου - από τα αέρια του θερμοκηπίου που ελευθερώθηκαν με τις εκρήξεις). Για ένα διάστημα πάνω από 40.000 χρόνια, μερικά χερσαία ζώα εξαφανίστηκαν βαθμιαία, ενώ η ζωή στις θάλασσες ζούσε σχετικά ήρεμα, καθώς η θερμοκρασία του νερού αυξήθηκε ήπια. Όμως αργότερα οι θάλασσες ελευθέρωσαν το παγωμένο μεθάνιό τους. Σε μόλις 5.000 χρόνια, έγινε μια τεράστια απώλεια θαλάσσιων ειδών από τους ωκεανούς. Σε μια τρίτη και τελική φάση της μαζικής εξάλειψης, ο 'δολοφόνος' της Πέρμιας εποχής επέστρεψε για να κυνηγήσει τα χερσαία είδη για άλλα 35.000 χρόνια. Μέχρι το τέλος εκείνης της διαδικασίας, το 95% των γήινων ειδών είχε εκλείψει.

Πηγές: NASA, BBC