Προσβολή από τα βάθη της Γης στη ζωή

Άρθρο, Οκτώβριος 2006

Μια έρευνα των τελευταίων χρόνων δείχνει κάτι διαφορετικό από αυτό που ξέραμε μέχρι τώρα. Έτσι σύμφωνα με τη νέα άποψη η μαζική υπερθέρμανση της Γης και τα πνιγηρά αέρια που προέρχονται από τη Γη και τη θάλασσα προκάλεσαν πιθανότατα τις διάφορες αρχαίες μαζικές εξαφανίσεις των ειδών - για παράδειγμα πριν από 250 εκατομμύρια χρόνια - κι όχι μόνο οι αστεροειδείς. 

Εισαγωγή

Ο μαζικός αφανισμός που έλαβε χώρα πριν 250 εκατομμύρια χρόνια έγινε γνωστός σαν το Μεγάλο Θανατικό, αφού εξαφάνισε το 90% της θαλάσσιας ζωής και περίπου τ0 75% της χλωρίδας και πανίδας.

Σύμφωνα όμως με πρόσφατα στοιχεία η αιτία της καταστροφής δεν ήταν η πτώση ενός αστεροειδούς αλλά ένα φαινόμενο μεγαλύτερης διάρκειας, όπως αυτό της αύξησης της θερμοκρασίας της Γης.

Η απόδειξη ήρθε όταν μια ομάδα ερευνητών στο Τεχνολογικό Πανεπιστήμιο Curtin στο Perth της Αυστραλίας μελέτησαν ιζηματογενείς πόρους στις ακτές της Αυστραλίας και της Κίνας και βρήκαν ότι ο ωκεανός είχε έλλειψη οξυγόνου ενώ ήταν γεμάτος από βακτήρια που συνδέονται με ποσότητες θειαφιού. Τα ευρήματα αυτά είναι σύμφωνα με την ύπαρξη μιας ατμόσφαιρας χαμηλής σε συγκεντρώσεις οξυγόνου (ανοξικής) και δηλητηριασμένη από μεγάλης θερμοκρασίας ηφαιστειακές εκπομπές υδρόθειου.

Όμως και μια δεύτερη ομάδα με επικεφαλής τον Peter Ward από το πανεπιστήμιο της Ουάσινγκτον, μελέτησαν απολιθώματα που βρέθηκαν στη Νότιο Αφρική. Από τη μελέτη τους προέκυψαν ελάχιστα στοιχεία ενός ξαφνικού αφανισμού ενώ αντίθετα υπήρχαν σημάδια μια σταδιακής καταστροφής.  Μελέτησαν 126 κρανία από ερπετά και αμφίβια στην περιοχή της Νοτίου Αφρικής, όπου υπάρχει εκτεθειμένο ένα κομμάτι αποξηραμένου ιζήματος από τα τέλη της Πέρμιας και τις αρχές της Τριασικής περιόδου, πριν από 250 εκατομμύρια χρόνια.

Η ομάδα του Ward βρήκε δυο στοιχεία από τις μελέτες της. Το ένα δείχνει τον σταδιακό αφανισμό που έλαβε χώρο σε μια περίοδο 100 εκατομμυρίων χρόνων και οδήγησε στην καταστροφή και το άλλο δείχνει μια απότομη αύξηση στους ρυθμούς της καταστροφής που διήρκεσε για ακόμα 5 εκατομμύρια χρόνια. Επίσης, η χλωρίδα και η πανίδα τόσο στην ξηρά όσο και στη θάλασσα, πέθανε ταυτόχρονα και όπως φαίνεται και από την ίδια την αιτία, δηλαδή την υπερβολική ζέστη και την έλλειψη οξυγόνου.

Ο Ward πιστεύει ότι μαζικές ηφαιστειακές εκρήξεις ελευθέρωσαν αέρια στην ατμόσφαιρα τα οποία εγκλώβισαν την θερμότητα και αύξησαν συνολικά την θερμοκρασία. Έτσι, η θερμοκρασία ανέβηκε σε πολύ κρίσιμα επίπεδα μέχρι που όλα πέθαναν. Ο συνδυασμός της υπερβολικής ζέστης και της έλλειψης οξυγόνου ήταν κάτι που οι περισσότεροι οργανισμοί δεν μπόρεσαν να αντέξουν.

Θα μπορούσαν άραγε να δημιουργηθούν για άλλη μια φορά οι ίδιες συνθήκες με τα θανατηφόρα αέρια του θερμοκηπίου ;

Ως γνωστόν οι πιο γνωστές μαζικές εξαφανίσεις των ειδών έγιναν πριν:

	435 εκατομμύρια χρόνια - Στην Ορδοβίτσια περίοδο (κοντά στη Σιλούριο)
	355 εκατομμύρια χρόνια - Στην Δεβόνια περίοδο
	250 εκατομμύρια χρόνια - Ανάμεσα στην Πέρμιαν και Τριαδική περίοδο
	203 εκατομμύρια χρόνια - Ανάμεσα στην Τριαδική και Ιουρασσική περίοδο
	65 εκατομμύρια χρόνια - Ανάμεσα στην Κρητιδική και Τριτογενή περίοδο (Κ-Τ)

Η θεωρία του αστεροειδή

Ο φιλόσοφος και ο ιστορικός Thomas Kuhn έχει προτείνει ότι τα επιστημονικά συστήματα δρουν όμοια με τους ζωντανούς οργανισμούς: αντί να εξελίσσονται αργά αλλά συνεχώς, απολαμβάνουν μακρές περιόδους σταθερότητας διακοπτόμενες από σπάνιες επαναστάσεις με την εμφάνιση ενός νέου είδους -- ή στην περίπτωση της επιστήμης, την εμφάνιση μιας νέας θεωρίας. Αυτή η περιγραφή είναι ιδιαίτερα ικανοποιητική στον τομέα των αιτιών και των συνεπειών των μαζικών εξαλείψεων -- οι οποίες είναι οι περιοδικές βιολογικές αναταραχές στις οποίες πέθανε ένα μεγάλο ποσοστό των ζωντανών οργανισμών του πλανήτη μας και φυσικά τίποτα μετά δεν ήταν πια το ίδιο πάνω στη Γη.

Αυτές οι ιστορικές μαζικές εξαφανίσεις που αναγνωρίστηκαν για πρώτη φορά πάνω από δύο αιώνες πριν, οι παλαιοντολόγοι τις θεώρησαν βαθμιαία γεγονότα, που προκλήθηκαν από κάποιο συνδυασμό αλλαγής του κλίματος και βιολογικών δυνάμεων, όπως είναι οι αρπαγές, οι ανταγωνισμοί και οι ασθένειες. Αλλά το 1980 ότι ξέραμε για τις μαζικές εξαφανίσεις υποβλήθηκε σε μια επανάσταση τύπου Kuhn, όταν μια ομάδα στο πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας στο Μπέρκλεϋ, που καθοδηγήθηκε από το γεωλόγο Walter Alvarez, πρότεινε ότι η διάσημη εξαφάνιση των δεινοσαύρων πριν 65 εκατομμύρια έτη συνέβη πολύ γρήγορα, εξ αιτίας της καταστροφής του οικοσυστήματος και η οποία οφειλόταν σε μια σύγκρουση ενός αστεροειδή με τη Γη. Κατά τη διάρκεια των επόμενων δύο δεκαετιών, η ιδέα ότι μια βολίδα από το διάστημα θα μπορούσε να κατατροπώσει ένα σημαντικό τμήμα της ζωής πάνω στη Γη, αγκαλιάστηκε από πολλούς  -- και πολλοί ερευνητές τελικά θεώρησαν ότι τα κοσμικά συντρίμμια προκάλεσαν πιθανώς τουλάχιστον τρεις από τις πέντε μεγαλύτερες μαζικές εξαφανίσεις των ειδών. Η δημόσια αποδοχή της ιδέας αυτής φαίνεται και από τις υπερπαραγωγές του Χόλλυγουντ, όπως η ταινία Deep Impact και Αρμαγεδών.

Τώρα μια άλλη υπόθεση για το τι συνέβη στο παρελθόν ετοιμάζεται.  Νέα γεωχημικά στοιχεία που προέρχονται από τις ζώνες στρωματοποιημένου βράχου σκιαγραφούν τα γεγονότα της μαζικής εξαφάνισης στο γεωλογικό αρχείο. Συμπεριλαμβανομένης και της συναρπαστικής ανακάλυψης χημικών υπολειμμάτων, που λέγονται οργανικοί βιοδείκτες και οι οποίοι παράγονται από μικροσκοπικές μορφές ζωής που κανονικά δεν αφήνουν απολιθώματα. Μαζί όλα αυτά τα στοιχεία καθιστούν σαφές ότι η κατακλυσμική σύγκρουση - με ένα αστεροειδή - ως την αιτία της μαζικής εξαφάνισης ήταν η εξαίρεση, κι όχι ο κανόνας. Στις περισσότερες περιπτώσεις, η ίδια η Γη εμφανίζεται να γίνεται ο χειρότερος εχθρός της ζωής, με έναν τρόπο που μέχρι τώρα δεν είχαμε φανταστεί. Και οι τρέχουσες ανθρώπινες δραστηριότητες μπορούν να θέσουν σε κίνδυνο τη βιόσφαιρα άλλη μια φορά.

Μετά από τον Alvarez

Το σενάριο που προωθήθηκε από τον Walter Alvarez, μαζί με τον πατέρα του το φυσικό Luis Alvarez, και τους πυρηνικούς χημικούς Helen Michel και Frank Asaro, περιείχε δύο ξεχωριστές υποθέσεις: κατ' αρχάς, ότι ένας αρκετά μεγάλος αστεροειδής -- με διάμετρο που υπολογίζεται κάπου 10 χιλιόμετρα -- χτύπησε τη Γη πριν 65 εκατομμύρια χρόνια. Δεύτερον, ότι οι περιβαλλοντικές συνέπειες εκείνης της πτώσης εξαφάνισε τα περισσότερα από τα μισά από όλα τα είδη. Οι πιο πάνω ερευνητές είχαν βρει ίχνη που έμειναν από τη σύγκρουση μέσα σε ένα παχύ στρώμα ιριδίου -- ενός σπάνιου μετάλλου στη Γη αλλά συνηθισμένου στα εξωγήινα υλικά -- που είχαν καλύψει με σκόνη τη γήινη σφαίρα.

Μέσα σε μια δεκαετία από αυτή την καταπληκτική ανακοίνωση για την αιτία που αφάνισε τα είδη, ανακαλύφθηκε μια απόδειξη της θεωρίας αυτής υπό μορφή του κρατήρα Chicxulub μέσα στη χερσόνησο Yucatαn του Μεξικού. Η ανακάλυψή της άφησε κατά μέρος τις περισσότερες παρατεταμένες αμφιβολίες για το εάν η βασιλεία των δεινοσαύρων είχε τελειώσει με μία σύγκρουση.

Συγχρόνως, έθεσε νέες ερωτήσεις για άλλα γεγονότα μαζικής εξαφάνισης: Εάν κάποια από αυτές τις εξαφανίσεις προκλήθηκε από την σύγκρουση, τι γίνεται με τις υπόλοιπες; Πέντε φορές στα προηγούμενα 500 εκατομμύρια χρόνια οι περισσότερες από τις μορφές της ζωής έχουν πάψει να υπάρχουν. Το πρώτο τέτοιο γεγονός συνέβη στο τέλος της Ορδοβίτσιας περιόδου, πριν περίπου 443 εκατομμύρια χρόνια. Το δεύτερο, πριν 374 εκατομμύρια έτη, ήταν κοντά στο τέλος της Δεβόνιας. Το μεγαλύτερο όλων, το μεγάλο θανατικό, στο τέλος της Πέρμιαν πριν 251 εκατομμύρια έτη, εξαφάνισε το 90% των ωκεάνιων μορφών ζωής και το 70% των φυτών, ζώων, ακόμη και εντόμων στην ξηρά. Ένα παγκόσμιας εμβέλειας θανατικό συνέβη πάλι πριν 201 εκατομμύρια χρόνια, όταν τελείωνε η Τριασσική Περίοδος, και τέλος η τελευταία σημαντική εξαφάνιση, πριν 65 εκατομμύρια έτη, όταν ολοκληρώθηκε η Κρητιδική με την προαναφερθείσα Μεγάλη Σύγκρουση.

Η Γη μπορεί, και πιθανώς το έκανε, να εξολοθρέψει τα είδη της

Αρχάς του 1990 ο παλαιοντολόγος David Raup στο βιβλίο του: Κακά Γονίδια ή Κακή Τύχη; πρόβλεψε ότι οι συγκρούσεις της Γης με άλλα σώματα τελικά θα βρεθούν να είναι υπεύθυνες για όλες αυτές τις σημαντικές μαζικές εξαφανίσεις αλλά επίσης και άλλων, λιγότερο σοβαρών, γεγονότων. Τα στοιχεία για τη σύγκρουση στο γεωλογικό όριο μεταξύ της Κρητιδικής και Τριτογενής περιόδου (- K/T) ήταν βεβαίως και παραμένουν πειστικά: εκτός από τον κρατήρα Chicxulub και το σαφέστατο στρώμα του ιριδίου, τα συντρίμμια της πτώσης, συμπεριλαμβάνονται και οι πέτρες - που τότε συμπιέστηκαν αρκετά πολύ - οι οποίες διασκορπίστηκαν σε όλη την υδρόγειο, βεβαιώνουν το κτύπημα από το διάστημα. Αλλά και άλλες χημικές ενδείξεις στα αρχαία ιζήματα τεκμηριώνουν τις γρήγορες αλλαγές στην παγκόσμια ατμοσφαιρικά σύνθεση και το κλίμα που ακολούθησε σύντομα μετά την πτώση του αστεροειδούς.

Για αρκετές άλλες περιόδους εξαφανίσεων των ειδών, τα σημάδια φάνηκαν επίσης να δείχνουν μια γιγάντια πτώση. Οι γεωλόγοι είχαν συνδέσει ήδη ένα λεπτό στρώμα ιριδίου με τις εξαφανίσεις του τέλους της Δεβόνιας περιόδου στις αρχές της δεκαετίας του '70 και από το 2002 ξεχωριστές ανακαλύψεις πρότειναν συγκρούσεις στα όρια του τέλους της Τριασσικής και του τέλους της Πέρμιαν. Εξασθενημένα ίχνη ιριδίου βρέθηκαν στο στρώμα της Τριασσικής. Και για την Πέρμιαν, προστέθηκαν κι άλλες σοβαρές ενδείξεις: μόρια "buckyball" από άνθρακα θεωρήθηκαν πως περιέχουν παγιδευμένα εξωγήινα αέρια. Κατά συνέπεια, πολλοί επιστήμονες υποψιάστηκαν ότι αστεροειδείς ή κομήτες ήταν η πηγή των τεσσάρων από τις πέντε μεγάλες μαζικές εξαφανίσεις. Μόνο μία ήταν η εξαίρεση, το γεγονός στα τέλη της Ορδοβίτσιας, που κρίθηκε ότι ήταν το αποτέλεσμα της ακτινοβολίας από ένα αστέρι που έπαθε έκρηξη στην κοσμική γειτονιά μας.

Καθώς όμως οι ερευνητές συνέχιζαν να εξετάζουν τα στοιχεία τα τελευταία χρόνια, διαπίστωσαν ότι μερικά πράγματα δεν ταίριαζαν. Οι νέες αναλύσεις απολιθωμάτων έδειξαν ότι οι εξαφανίσεις κατά την Πέρμιαν και την Τριασσική Περίοδο ήταν διαδικασίες που εκτείνονται σε εκατοντάδες χιλιάδες χρόνια. Και τα πρόσφατα αποκτηθέντα στοιχεία της ανόδου και της πτώσης του ατμοσφαιρικού άνθρακα, γνωστών ως η ανακύκλωση του άνθρακα, φάνηκαν επίσης να προτείνουν ότι η βιόσφαιρα υπέστη μια μακροχρόνια σειρά περιβαλλοντικών προσβολών παρά ένα ενιαίο, καταστροφικό κτύπημα.

Όχι και τόσο ξαφνικό κτύπημα

Το μάθημα του γεγονότος της K/T περιόδου (δηλαδή μεταξύ της Κρητιδικής και Τριτογενής περιόδου) ήταν ότι μια σύγκρουση της Γης με ένα μεγάλο σώμα είναι σαν ένας σημαντικός σεισμός που ισοπεδώνει μια πόλη: η καταστροφή είναι ξαφνική, καταστρεπτική, αλλά βραχύβια -- και μετά από αυτήν τελειώνει η καταστροφή, η πόλη αρχίζει γρήγορα να ανακάμπτει. Αυτή η ταχύτητα  της καταστροφής και της επόμενης αποκατάστασης απεικονίζεται στα δεδομένα των ισοτόπων του άνθρακα για τις εξαφανίσεις της K/T, καθώς επίσης και στο αρχείο απολιθωμάτων, αν και ο έλεγχος των τελευταίων πήρε στην επιστημονική κοινότητα κάποιο χρόνο. Ο αναμενόμενος ξαφνικός θάνατος στο όριο K/T ήταν πράγματι ορατός μεταξύ των μικρότερων και πιο πολυάριθμων απολιθωμάτων, εκείνων του ασβεστούχου και πυριτικού πλαγκτόν, και στα σπόρια των φυτών. Αλλά όσο μεγαλύτερα ήταν τα απολιθώματα σε μια ομάδα, τόσο πιο βαθμιαία έμοιαζε η εξάλειψή τους.

Αργά-αργά, οι παλαιοντολόγοι άρχισαν να καταλαβαίνουν ότι αυτό το φανερό σχέδιο επηρεάστηκε από τη σπανιότητα των δειγμάτων μεγάλων απολιθωμάτων στα περισσότερα από τα στρώματα του χώματος και του βράχου που μελετήθηκαν. Για να εξετάσει αυτό το πρόβλημα της δειγματοληψίας και να έχει μια σαφέστερη εικόνα του ρυθμού της εξαφάνισης, ο πανεπιστημιακός παλαιοντολόγος Charles Marshall του Χάρβαρντ ανέπτυξε ένα νέο στατιστικό αλγόριθμο για την ανάλυση των σειρών των απολιθωμάτων. Ορίζοντας την πιθανότητα να έχει εκλείψει ένα είδος εντός ενός δεδομένου χρονικού διαστήματος, αυτή η αναλυτική μέθοδος κτενίζει το μέγιστο ποσό πληροφοριών που παράγεται, ακόμη και από τα σπάνια απολιθώματα.

Το 1996 ο Marshall και άλλοι ένωσαν τις δυνάμεις τους για να εξετάσουν το σύστημά του σε τμήματα του ορίου K/T και τελικά έδειξαν ότι αυτό που είχε εμφανιστεί να είναι μια βαθμιαία εξαφάνιση των πιο άφθονων από τα μεγαλύτερα θαλάσσια ζώα, των αμμωνιτών στην Ευρώπη, ήταν αντιθέτως σύμφωνα με την ξαφνική εξαφάνισή τους στο όριο K/T. Αλλά όταν διάφοροι ερευνητές εφάρμοσαν τη νέα μεθοδολογία στις προηγούμενες εξαφανίσεις, τα αποτελέσματα διέφεραν από τα τμήματα του K/T. Μελέτες των στρωμάτων που αντιπροσωπεύουν θαλάσσια και μη θαλάσσια περιβάλλοντα κατά τη διάρκεια των πιο πρόσφατων τμημάτων των περιόδων Πέρμιαν και Τριασσικής παρουσίασαν πιο βαθμιαία διαδοχή των εξαφανίσεων συγκεντρωμένων γύρω από τα όρια.

Το καταστρεπτικό φαινόμενο του θερμοκηπίου

Το νέο μοντέλο για τις μαζικές εξαφανίσεις στο τέλος της Πέρμιαν περιόδου, πριν 251 εκατομμύρια χρόνια και στο τέλος της Τριαδικής, 50 εκατομμύρια χρόνια αργότερα, εξηγεί πώς η έντονη θέρμανση του πλανήτη μπορεί να πυροδοτήσει εκτεταμένο αφανισμό της ζωής σε θάλασσα και σε στεριά. Το πρόβλημα ξεκινά με την εκτεταμένη ηφαιστειακή δραστηριότητα κατά την οποία απελευθερώνονται τεράστιες ποσότητες διοξειδίου του άνθρακα και μεθανίου.

1. Τα αέρια προκαλούν την ταχεία παγκόσμια θέρμανση,
2. 0 θερμότερος ωκεανός απορροφά από την ατμόσφαιρα λιγότερο οξυγόνο
3. Οι συνθήκες έλλειψης οξυγόνου ή ανοξία αποσταθεροποιούν το χημειοκλινές, τη ζώνη όπου τα οξυγονωμένα ύδατα συναντώνται με τα ύδατα που περιέχουν υδρόθειο (H₂S) —το οποίο παράγεται από τα αβυσαία αναερόβια βακτήρια.
4. Καθώς η συγκέντρωση του H₂S αυξάνεται και του οξυγόνου μειώνεται, το χημειοκλινές ανέρχεται αιφνιδίως στα αβαθή του ωκεανού.
5. Τα πράσινα και ιώδη φωτοσυνθετικά θειοβακτήρια, τα οποία καταναλώνουν H₂S και ζουν φυσιολογικά στα βάθη του χημειοκλινούς, τώρα κατοικούν τα πλούσια σε H₂S επιφανειακά ύδατα, ενώ οι αερόβιοι θαλάσσιοι οργανισμοί πεθαίνουν από ασφυξία.
6. Το H₂S επίσης διαχέεται στον αέρα, σκοτώνοντας την πανίδα και τη χλωρίδα της στεριάς,
7. το H₂S ανερχόμενο στην τροπόσφαιρα καταστρέφει και τη ζώνη του όζοντος.
8. Χωρίς την προστατευτική ασπίδα του όζοντος, η υπεριώδης ηλιακή ακτινοβολία σκοτώνει την εναπομένουσα ζωή.
9. Η ηφαιστειακή δραστηριότητα απελευθερώνει διοξείδιο του άνθρακα και μεθάνιο

Τα αρχεία του άνθρακα δείχνουν αργή μεταβολή

Αυτή η μορφή είχε αντανάκλαση επίσης και στο αρχείο των ισοτόπων του άνθρακα, που είναι ένα άλλο ισχυρό εργαλείο για το ρυθμό εξαφάνισης. Τα άτομα του άνθρακα είναι σε τρεις μορφές ισοτόπων, με διαφορετικούς αριθμούς νετρονίων στον πυρήνα. Πολλοί άνθρωποι είναι εξοικειωμένοι με έναν από αυτά τα ισότοπα, τον άνθρακα 14 (¹⁴C), επειδή η διάσπαση του συχνά χρησιμοποιείται για τη χρονολόγηση συγκεκριμένων απολιθωμένων σκελετών ή δειγμάτων αρχαίων ιζημάτων. Αλλά για την ερμηνεία των μαζικών εξαφανίσεων, μια πιο χρήσιμη πληροφορία που εξάγουν από το γεωλογικό αρχείο είναι η αναλογία των ισοτόπων ¹²C - ¹³C , η οποία δίνει ένα ευρύτερο στιγμιότυπο της ζωτικότητας της ζωής των φυτών στο χρόνο.

Κι αυτό συμβαίνει επειδή η φωτοσύνθεση οδηγεί κατά ένα μεγάλο μέρος τις αλλαγές στην αναλογία ¹²C - ¹³C. Τα φυτά χρησιμοποιούν την ενέργεια από τον ήλιο για να διαχωρίσουν το διοξείδιο του άνθρακα σε οργανικό άνθρακα, τον οποίο εκμεταλλεύονται για να φτιάξουν τα κύτταρα και να δώσουν ενέργεια. Ευτυχώς για μας τα ζώα, ελεύθερο οξυγόνου είναι το προϊόν των αποβλήτων τους. Αλλά τα φυτά είναι λεπτολόγα και επιλέγουν κατά προτίμηση CO₂ με ¹²C. Κατά συνέπεια, όταν τα φυτά ζουν -- είτε υπό τη μορφή μικροβίων που φωτοσυνθέτουν, είτε σαν επιπλέοντα άλγη είτε ψηλών δέντρων -- σε αφθονία, ένα μεγάλο μέρος του CO₂ που παραμένει στην ατμόσφαιρα περιέχει ¹³C, και το ατμοσφαιρικό ¹²C είναι πολύ χαμηλό.

Εξετάζοντας τις αναλογίες των ισοτόπων στα δείγματα πριν από, κατά τη διάρκεια και μετά από μια μαζική εξαφάνιση, οι ερευνητές μπορούν να λάβουν έναν αξιόπιστο δείκτη της ποσότητας των ζωντανών φυτών και στο έδαφος και στη θάλασσα. Όταν δε οι ερευνητές σχεδιάζουν τέτοιες μετρήσεις για το γεγονός K/T σε μια γραφική παράσταση, προκύπτει τότε ένα απλό μοτίβο. Σχεδόν ταυτόχρονα με τη θέση του στρώματος της σύγκρουσης, που περιέχει τις ορυκτολογικές αποδείξεις των συντριμμιών, τα ισότοπα του άνθρακα αλλάζουν  -- για παράδειγμα το ¹³C μειώνεται εντυπωσιακά -- σε σύντομο χρόνο, δείχνοντας ξαφνική νέκρωση της ζωής των φυτών και μιας γρήγορης αποκατάστασης. Αυτή η ανακάλυψη είναι εξ ολοκλήρου σύμφωνη με τα απολιθωμένά αρχεία και των μεγαλύτερων φυτών του εδάφους και του μικροσκοπικού πλαγκτόν της θάλασσας, που υποβλήθηκαν σε εκπληκτικές απώλειες κατά το γεγονός της K/T αλλά επανήλθαν πίσω στη ζωή γρήγορα.

Αντίθετα, τα αρχεία του άνθρακα που αποκαλύφθηκαν στις αρχές του 2005 για την Πέρμιαν Εποχή, και την πιο πρόσφατη της Τριασσικής, τεκμηριώνουν μια πολύ διαφορετική μοίρα για τα φυτά και το πλαγκτόν κατά τη διάρκεια αυτών των δύο μαζικών εξαφανίσεων. Και στις δύο περιπτώσεις, οι πολλαπλάσιες μετατροπές των ισοτόπων για διαστήματα που υπερβαίνουν τα 50.000 έως 100.000 χρόνια δείχνουν ότι οι κοινότητες των φυτών μειώθηκαν, κατόπιν ανασχηματίστηκαν, για να διαταραχτούν μόνο πάλι από μια σειρά γεγονότων μαζικής εξαφάνισης. Για να πάρουμε μια τέτοια κατάσταση θα έπρεπε να έχουμε μια διαδοχή συγκρούσεων της Γης με αστεροειδείς, που θα απείχαν χρονικά χιλιάδες χρόνια η μία από την άλλη. Αλλά κανένα ορυκτολογικό αποδεικτικό στοιχείο δεν υπάρχει για μια σειρά τέτοιων συγκρούσεων - πτώσεων αστεροειδών - κατά τη διάρκεια της καθεμίας χρονικής έκτασης.

Πράγματι, η προχωρημένη έρευνα για τα στοιχεία έχει θέσει υπό αμφισβήτηση την πιθανότητα οποιωνδήποτε συγκρούσεων σε εκείνες τις δύο εποχές. Καμία άλλη ερευνητική ομάδα δεν έχει επαναλάβει την αρχική ανακάλυψη των buckyballs που περιέχουν εξωγήινο αέριο στο τέλος της Πέρμιαν περιόδου. Μια ανακάλυψη κλονισμένου χαλαζία  επίσης αναιρέθηκε από αυτή την περίοδο, ενώ οι γεωλόγοι δεν μπορούν να συμφωνήσουν με το εάν οι κρατήρες λόγω σύγκρουσης στον βαθύ ωκεανό κοντά στην Αυστραλία και κάτω από τον πάγο στην Ανταρκτική, είναι πραγματικά κρατήρες ή ακριβώς φυσικοί σχηματισμοί βράχων. Για το τέλος της Τριασσικής Περιόδου, το ιρίδιο που βρέθηκε είναι σε τέτοιες χαμηλές συγκεντρώσεις που μπορεί να ανακλά μια σύγκρουση με έναν μικρό αστεροειδή, αλλά όχι τους μεγάλους αστεροειδείς δολοφόνους του πλανήτη, που φάνηκε στο όριο K/T.

Και δεν υποστηρίζονται από τα στοιχεία οι συγκρούσεις με αστεροειδείς σαν η αιτία αυτών των μαζικών εξαλείψεων, τι λοιπόν προκάλεσε το μεγάλο θανατικό; Ένας νέος τύπος στοιχείων αποκαλύπτει ότι η ίδια Γη  μπορεί, και πιθανώς έτσι έγινε, εξολόθρεψε τους κατοίκους της.

Η ερμηνεία των βιοδεικτών

Περίπου πριν πέντε χρόνια μικρές ομάδες γεωλόγων άρχισε να συνεργάζεται με οργανικούς χημικούς για να μελετήσει τις περιβαλλοντικές συνθήκες στους κρίσιμους εκείνους χρόνους στη γήινη ιστορία. Η εργασία τους περιλάμβανε την εξαγωγή οργανικών υπολειμμάτων από τα αρχαία στρώματα, για την αναζήτηση των χημικών "απολιθωμάτων" γνωστών ως βιοδείκτες. Κάποιοι οργανισμοί αφήνουν πίσω τους σκληρά οργανικά μόρια που επιζούν από τη διάσπαση των σωμάτων τους και ενταφιάζονται σε ιζηματώδεις βράχους. Αυτοί βιοδείκτες μπορούν να χρησιμεύσουν ως αποδείξεις των μορφών της ζωής που έχουν νεκρωθεί εδώ και καιρό, και που συνήθως δεν αφήνουν οποιαδήποτε σκελετικά απολιθώματα. Τα διάφορα είδη μικροβίων, παραδείγματος χάριν, αφήνουν πίσω τους ίχνη διακριτικών λιπιδίων που βρίσκονται στις κυτταρικές μεμβράνες τους -- ίχνη που παρουσιάζονται με νέες μορφές στα φασματόμετρα μάζας, μια τεχνική που ταξινομεί τα μόρια κατά τη μάζα τους.

Αυτή η έρευνα των βιοδεικτών πραγματοποιήθηκε αρχικά σε βράχους γνωρίζοντας μας την ιστορία των ζώων και των φυτών, εν μέρει για να καθορίσουμε πότε και υπό ποιους όρους προέκυψε η ζωή αρχικά στη Γη. Αλλά πριν λίγα χρόνια οι επιστήμονες άρχισαν να παίρνουν δείγματα για την εποχή της μαζικής εξαφάνισης. Και προς μεγάλη τους έκπληξη, τα στοιχεία από εκείνες τις περιόδους της μαζικής εξαφάνισης, εκτός από το γεγονός K/T, υποδείκνυαν ότι οι παγκόσμιοι ωκεανοί έχουν επανέλθει πάνω από μία φορά σε εξαιρετικά χαμηλές συνθήκες οξυγόνου, γνωστές ως ανοξία, που ήταν κάτι το συνηθισμένο πριν τα φυτά και τα ζώα γίνουν άφθονα πάνω στη Γη.

Μεταξύ των βιοδεικτών που αποκαλύφθηκαν ήταν και τα υπολείμματα μεγάλων αριθμών μικροσκοπικών φωτοσυνθετικών πράσινων θειούχων βακτηριδίων. Σήμερα αυτά τα μικρόβια βρίσκονται, μαζί με τους ξαδέλφους τους, φωτοσυνθετικά πορφυρά θειούχα βακτηρίδια, που ζουν σε ανοξικά -- χωρίς πολύ οξυγόνο -- θαλάσσια περιβάλλοντα, όπως είναι στα βάθη των στάσιμων λιμνών και της Μαύρης Θάλασσας, που είναι αρκετά επιβλαβή. Για να πάρουν ενέργεια, οξειδώνουν το υδρόθειο, ένα δηλητήριο για τις περισσότερες άλλες μορφές της ζωής, και το μετατρέπουν σε θείο. Κατά συνέπεια, η αφθονία τους στην εποχή της μαζικής εξαφάνισης άνοιξε το δρόμο για μια νέα ερμηνεία της αιτίας αυτών των μαζικών εξαλείψεων.

Οι επιστήμονες από καιρό τώρα ξέρουν ότι τα επίπεδα του οξυγόνου ήταν χαμηλότερα από σήμερα σε περιόδους μαζικής εξαφάνισης των ειδών, αν και η αιτία ποτέ δεν προσδιορίστηκε επαρκώς. Η μεγάλης κλίμακας ηφαιστειακή δραστηριότητα, που συνδέθηκε επίσης με τις περισσότερες από τις μαζικές εξαφανίσεις, θα μπορούσε να έχει ανεβάσει τα επίπεδα του CO₂ στην ατμόσφαιρα, μειώνοντας το οξυγόνο και οδηγώντας σε έντονη παγκόσμια αύξηση της θερμοκρασίας λόγω του φαινομένου του θερμοκηπίου -- μια εναλλακτική θεωρία για τις συγκρούσεις. Όμως, οι μεταβολές οι επεξεργασμένες από την ηφαιστειακή δραστηριότητα δεν θα μπορούσαν να εξηγήσουν απαραιτήτως τις τεράστιες θαλάσσιες εξαφανίσεις στα τέλη της Πέρμιαν Περιόδου. Ούτε θα μπορούσαν τα ηφαίστεια να αποτελέσουν τις αιτίες για τους θανάτους των φυτών στο έδαφος, επειδή η βλάστηση θα αναπτυσσόταν με το αυξανόμενο CO₂ και θα μπορούσαν πιθανώς να επιζήσουν της θέρμανσης.

Αλλά οι βιοδείκτες στα ωκεάνεια ιζήματα από το πιο πρόσφατο τμήμα της Πέρμιαν, αλλά επίσης και από τους πιο πρόσφατους βράχους της Τριασσικής, έδωσαν χημικά αποδεικτικά στοιχεία μιας πλατιάς ωκεάνειας άνθισης των βακτηρίων που κατανάλωναν H₂S. Επειδή αυτά τα μικρόβια μπορούν να ζήσουν μόνο σε ένα περιβάλλον χωρίς οξυγόνο αλλά ηλιόλουστο για να κάνουν φωτοσύνθεση, η παρουσία τους στα στρώματα, που αντιπροσωπεύουν ρηχές θαλάσσιες, είναι από μόνος του ένας δείκτης που δείχνει ότι ακόμη και η επιφάνεια των ωκεανών στο τέλος της Πέρμιαν ήταν χωρίς οξυγόνο αλλά εμπλουτισμένο με H₂S.

Επικίνδυνες συνθήκες

Στους σημερινούς ωκεανούς, το οξυγόνο είναι παρόν ουσιαστικά σε ίσες συγκεντρώσεις από επάνω έως κάτω, επειδή διαλύεται από στην ατμόσφαιρα το νερό και φέρεται προς τα κάτω από την ωκεάνια κυκλοφορία. Μόνο κάτω από ασυνήθιστες περιστάσεις, όπως εκείνες που υπάρχουν στη Μαύρη Θάλασσα, δημιουργούνται ανοξικοί όροι κάτω από την επιφάνεια, επιτρέποντας έτσι σε μια μεγάλη ποικιλία οργανισμών, που απεχθάνονται το οξυγόνο, να αναπτυχθούν στο υδάτινο περιβάλλον. Αυτά τα αναερόβια μικρόβια που κατοικούν βαθιά παράγουν άφθονα ποσά υδρόθειου, που διαλύεται επίσης στο νερό της θάλασσας. Καθώς η συγκέντρωσή του αυξάνει, το H₂S διασκορπίζεται προς τα πάνω, όπου συναντά το οξυγόνο διασκορπίζοντας το προς τα κάτω. Εφ' όσον η ισορροπία τους δεν διαταράσσεται, τα νερά με οξυγόνο και με υδρόθειο παραμένουν διαχωρισμένα, και το περιβάλλον τους, γνωστό ως χημοκλίνη, είναι σταθερό. Χαρακτηριστικά τα πράσινα και τα πορφυρά βακτηρίδια του θείου ζουν σε αυτό το χημικό περιβάλλον (χημοκλίνη), απολαμβάνοντας τον ανεφοδιασμό τους με H₂S από κάτω και το φως του ήλιου από πάνω.

Ακόμα οι υπολογισμοί από τους γεωεπιστήμονες Lee Kump και Michael Arthur του πολιτειακού πανεπιστημίου της Πενσυλβανίας έχουν δείξει ότι εάν τα επίπεδα του οξυγόνου στους ωκεανούς πέσουν, συνθήκες που αρχίζουν να ευνοούν τα βαθύβια αναερόβια βακτηρίδια τα οποία πολλαπλασιάζονται και παράγουν μεγαλύτερα ποσά υδρόθειου. Στα μοντέλα τους, εάν οι συγκεντρώσεις του υδρόθειου στα βαθιά νερά αυξηθεί πέρα από ένα κρίσιμο κατώτατο όριο κατά τη διάρκεια ενός τέτοιου διαστήματος ωκεάνειας ανοξίας, τότε η χημοκλίνη - που διαχωρίζει τα βαθιά νερά πλούσια σε υδρόθειο από το οξυγονωμένο νερό της επιφάνειας - θα μπορούσε να έχει επιπλεύσει μέχρι την κορυφή του νερού απότομα. Το φρικιαστικό αποτέλεσμα θα ήταν μεγάλες φυσαλίδες του τοξικού αερίου υδρόθειου να εκρήγνυται στην ατμόσφαιρα.

Οι μελέτες τους δείχνουν ότι παρήχθη αρκετή ποσότητα υδρόθειου από τέτοια ανοδικά ωκεάνια ρεύματα νερού στο τέλος της Πέρμιαν για να προκαλέσει μαζικές εξαφανίσεις και στο έδαφος και στη θάλασσα. Και αυτό το δηλητηριώδες αέριο δεν θα ήταν ο μόνος δολοφόνος. Τα μοντέλα από τον Alexander Pavlov του πανεπιστημίου της Αριζόνα δείχνουν ότι το H₂S, επίσης, θα είχε επιδράσει και στην ασπίδα του όζοντος του πλανήτη, το ατμοσφαιρικό στρώμα που προστατεύει τη ζωή από την επικίνδυνη υπεριώδη (UV) ακτινοβολία του ήλιου. Οι αποδείξεις ότι συνέβη μια τέτοια διάσπαση του στρώματος όζοντος στο τέλος της Πέρμιαν υπάρχουν σε ορυκτά σπόρια από τη Γροιλανδία, τα οποία επιδεικνύουν αυτές τις παραμορφώσεις που είναι γνωστό ότι προκύπτουν από την εκτεταμένη έκθεση στα υψηλά επίπεδα της υπεριώδης ακτινοβολίας (UV). Σήμερα μπορούμε, επίσης να δούμε ότι κάτω από τις "τρύπες" στην ασπίδα του όζοντος, ειδικά στην Ανταρκτική, η βιομάζα του φυτοπλαγκτόν μειώνεται πολύ γρήγορα.

Και εάν η βάση της τροφικής αλυσίδας καταστρέφεται, δεν είναι μακριά και η εποχή που οι οργανισμοί στην υψηλότερη βαθμίδα της αλυσίδας θα μειωθούν επίσης.

Τρομακτικό θερμοκήπιο

Οι Kump και Arthur υπολογίζουν ότι η ποσότητα του υδρόθειου, H₂S, που εισήλθε στην ύστερη Πέρμιαν ατμόσφαιρα από τους ωκεανούς ήταν πάνω από 2.000 φορές τη μικρή ποσότητα που εκπέμφθηκε από τα ηφαίστεια στη σημερινή εποχή. Αρκετή ποσότητα του τοξικού αερίου θα είχε διαπεράσει στην ατμόσφαιρα για να έχει σκοτώσει και τα φυτά και τα ζώα -- ιδιαίτερα επειδή η φονικότητα του H₂S αυξάνεται με τη θερμοκρασία. Και αρκετές μεγάλες και μικρές μαζικές εξαφανίσεις φαίνονται να εμφανίζονται κατά τη διάρκεια σύντομων διαστημάτων όπου αυξάνεται η παγκόσμια θερμοκρασία. Κι αυτό συμβαίνει όπου μπορεί να υπάρχει αρχαία ηφαιστειακή δραστηριότητα.

Γύρω από την εποχή των πολλαπλών μαζικών εξαλείψεων, είναι γνωστά σημαντικά ηφαιστειακά γεγονότα που κάλυψαν με λάβα χιλιάδες τετραγωνικά χιλιόμετρα στο έδαφος ή τον θαλάσσιο πυθμένα. Ένα υποπροϊόν αυτής της τεράστιας ηφαιστειακής υπερχείλισης θα ήταν τεράστιοι όγκοι του διοξειδίου του άνθρακα και του μεθανίου, που εισήλθαν στην ατμόσφαιρα, που με τη σειρά τους προκάλεσαν μια γρήγορη παγκόσμια αύξηση της θερμοκρασίας.  Στις περιόδους όπως κατά τη διάρκεια της ύστερης Πέρμιαν και Τριασσικής καθώς επίσης και της πρώιμης Ιουρασσικής, της μέσης  Κρητιδικής και της πρόσφατης Παλαιόκενης, το αρχείο των ισοτόπων του άνθρακα επιβεβαιώνει ότι οι συγκεντρώσεις του CO₂ μεγάλωσαν πολύ αμέσως πριν από την έναρξη των εξαφανίσεων και έμειναν έπειτα υψηλές για εκατοντάδες χιλιάδες έως μερικά εκατομμύριο χρόνια.

Αλλά ο κρισιμότερος παράγοντας φαίνεται να είναι οι ωκεανοί. Η θέρμανση δυσκολεύει την απορρόφηση από το νερό του οξυγόνου από την ατμόσφαιρα. Κατά συνέπεια, εάν η αρχαία ηφαιστειακή δραστηριότητα αύξησε το CO₂ και χαμήλωσε την ποσότητα του οξυγόνου στην ατμόσφαιρα και η παγκόσμια αύξηση της θερμοκρασίας έκανε δυσκολότερο στο υπόλοιπο οξυγόνο να απορροφηθεί από τους ωκεανούς, τότε οι συνθήκες θα είχαν βοηθήσει τα βαθύβια αναερόβια βακτηρίδια να παραγάγουν τεράστια ανερχόμενα ρεύματα του H₂S. Συγχρόνως τα όντα μέσα στη θάλασσα που αναπνέουν οξυγόνο θα είχαν χτυπηθεί πρώτα και πολύ σκληρά από τις συνθήκες, ενώ τα φωτοσυνθετικά πράσινα και πορφυρά βακτήρια που καταναλώνουν H₂S θα ήταν σε θέση να αναπτυχθούν στην επιφάνεια του ανοξικού (χωρίς οξυγόνου) ωκεανού. Και καθώς το αέριο H₂S 'έπνιξε' τα όντα στην ξηρά και διέβρωσε την προστατευτική ασπίδα του πλανήτη (οζονόσφαιρα), ουσιαστικά καμία μορφή ζωής πάνω στη Γη δεν ήταν ασφαλής.

Ο 'δολοφόνος' πλανήτης

Η υπόθεση του Kump της πλανητικής δολοφονίας παρέχει μια σύνδεση μεταξύ των θαλασσίων και επίγειων εξαφανίσεων στο τέλος της Πέρμιαν και εξηγεί πώς η ηφαιστειακή δραστηριότητα και η αυξανόμενη ποσότητα CO₂ θα μπορούσαν να έχουν προκαλέσει και τις δύο εξαφανίσεις. Αυτή η υπόθεση λύνει  επίσης τα παράξενα συμπεράσματα του υδρόθειου σε όλες τις περιπτώσεις των εξαφανίσεων της Πέρμιαν. Επίσης, ένας δηλητηριασμένος ωκεανός καθώς και μια ανάλογη ατμόσφαιρα θα αποτελούσαν καλή αιτία για την πολύ αργή αποκατάσταση της ζωής μετά από αυτή την μαζική εξαφάνιση των ειδών.

Τέλος, αυτή η προτεινόμενη ακολουθία γεγονότων αναφέρεται όχι μόνο στο τέλος της Πέρμιαν. Μια δευτερεύουσα εξαφάνιση στο τέλος της Παλαιόκενου εποχής πριν 54 εκατομμύρια χρόνια -- που προνοητικά  -- αποδόθηκε σε ένα διάστημα ωκεάνειας ανοξίας, η οποία προκλήθηκε με μια βραχυπρόθεσμη παγκόσμια αύξηση της θερμοκρασίας. Οι βιοδείκτες και τα γεωλογικά στοιχεία των ανοξικών ωκεανών προτείνουν ότι τα ακραία γεγονότα φαινομένων του θερμοκηπίου, που μπορεί να είχαν εμφανιστεί, επίσης, στο τέλος της Τριασσικής, στη μέση Κρητιδική και στην πρόσφατη Δεβόνια, προκαλώντας μαζικές εξαφανίσεις, ενδεχομένως να ήταν ένα επαναλαμβανόμενο φαινόμενο στη γήινη ιστορία.

Ο περισσότερος μπελάς, εντούτοις, είναι το ζήτημα εάν οι άνθρωποι πρέπει να φοβούνται από αυτόν τον μηχανισμό στο μέλλον: Εάν συνέβη πριν, θα μπορούσε να συμβεί και πάλι;

Αν και οι εκτιμήσεις των ρυθμών με τους οποίους το διοξείδιο του άνθρακα εισήλθε στην ατμόσφαιρα κατά τη διάρκεια κάθε μιας από τις αρχαίες εξαφανίσεις είναι ακόμα αβέβαιες, τα τελευταία επίπεδα στα οποία πραγματοποιήθηκαν οι μαζικοί θάνατοι είναι γνωστά. Η αποκαλούμενη θερμική εξαφάνιση στο τέλος της Παλαιόκενου άρχισε όταν το ατμοσφαιρικό CO₂ ήταν ακριβώς 1.000 μέρη ανά εκατομμύριο (PPM). Στο τέλος της Τριασσικής, το CO₂ ήταν μόλις πάνω από 1.000 PPM. Σήμερα το επίπεδο του CO₂ στην ατμόσφαιρα είναι περίπου 385 PPM, και από αυτό φαίνεται ότι είμαστε ακόμα ασφαλείς. Αλλά με τον ατμοσφαιρικό άνθρακα να  αναρριχάται με ένα ετήσιο ρυθμό 2 PPM και αναμένεται να επιταχυνθεί με ετήσιο ρυθμό 3 PPM, τα επίπεδα του διοξειδίου θα μπορούσαν να πλησιάσουν τα 900 PPM μέχρι το τέλος του επόμενου αιώνα, και οι συνθήκες που επιφέρουν τις συνθήκες της ωκεάνιας ανοξίας μπορούν να τεθούν σε ισχύ. Πόσο σύντομα μετά από αυτό το γεγονός θα μπορούσε να υπάρξει μια νέα εξαφάνιση λόγω του θερμοκηπίου; Αυτό είναι κάτι που η κοινωνία μας δεν πρέπει ποτέ να ανακαλύψει. 

Σύνοψη

1. Περισσότερες από τις μισές μορφές ζωής στον πλανήτη μας έχουν επανειλημμένως εξολοθρευτεί, με τις μαζικές εξαφανίσεις κατά τη διάρκεια των 500 τελευταίων εκατομμυρίων ετών.

2. Μια τέτοια καταστροφή, η οποία περιελάμβανε την εξαφάνιση των δεινοσαύρων, αποδίδεται στη σύγκρουση ενός αστεροειδούς με τη Γη, ενώ οι υπόλοιπες δεν έχουν εξηγηθεί επαρκώς.

3. Νέες απολιθωματικές και γεωχημικές ενδείξεις οδηγούν στο συμπέρασμα ότι αιτία για τις μεγαλύτερες μαζικές εξαφανίσεις του παρελθόντος, και πιθανότατα και για πολλές άλλες, είναι ένας τρομακτικός περιβαλλοντικός μηχανισμός: ένας άδειος σε οξυγόνο ωκεανός που παράγει δηλητηριώδη αέρια ως αποτέλεσμα της παγκόσμιας θέρμανσης.

Πηγές: Scientific American, BBC

Home