Gaz bojowy niemal zniszczył życie na Ziemi. Chemiczna tajemnica największego wymierania
Toksyczny gaz, wykorzystywany dziś jako broń chemiczna, mógł pogłębić największe masowe wymieranie w historii Ziemi. Siarkowodór wytwarzany przez bakterie spowił gęstą chmurą wszystkie lądy.
299 mln lat temu życie na Ziemi kwitło. Morza były pełne ryb i tysięcy nieziemskich bezkręgowców, lądowe owady przeżywały swój największy okres rozkwitu, a gęste lasy stanowiły schronienie dla pierwszych czworonożnych kręgowców, które zaczynały właśnie wielki podbój planety. Idylla trwała niemal 50 mln lat.
Nagle, 50 mln lat temu ten świat po prostu umarł. Największe w historii planety wymieranie niemal wymiotło całe życie z powierzchni Ziemi. Bezpowrotnie zniknęło 95 proc. gatunków morskich i 70 proc. gatunków lądowych. Owady, które wcześniej były niekwestionowanymi władcami lądów, niemal zniknęły zupełnie.
Przyczyny i przebieg tego wymierania były złożone, ale w niektórych aspektach niepokojąco przypominały procesy, które zachodzą na Ziemi dziś, z winy człowieka.
Ognista apokalipsa
Naukowcy sądzą, że początkiem końca permskiego świata były kolosalne erupcje wulkanów na dzisiejszej Syberii. Ich pozostałości są widoczne do dziś: tak zwane trapy syberyjskie to gigantyczny, liczący 2 mln km 2 obszar pokryty zastygłą lawą głęboką nawet na ponad 3,5 km. Erupcja była gwałtowna i, z geologicznego punktu widzenia, bardzo szybka. Trwała około miliona lat.
Erupcja nastąpiła dokładnie wtedy, kiedy zaczęło się wielkie wymieranie, dlatego naukowcy są przekonani, że między zjawiskami istnieje bezpośrednie powiązanie. Konkretne mechanizmy, które odpowiadały za apokalipsę, wciąż jednak są analizowane.
Według najnowszego badania, opublikowanego w "Nature Geoscience" przez zespół naukowców z University of California Riverside, wulkany były impulsem, który wprowadził w ruch serię procesów niszczących życie na Ziemi. Ostatni cios mogły jednak zadać maleńkie sinice.
Chemiczny atak z oceanów
Dominik Hülse, specjalista od modelowania systemów ziemskich z University of California Riverside, stworzył model analizujący wpływ wywołanych przez wulkany zmian w środowisku na zachowanie morskich mikroorganizmów.
Według badania, gwałtowne ocieplenie planety będące skutkiem wpompowania do atmosfery kolosalnych ilości CO2 przez wulkany, podniosło temperaturę oceanów, co z kolei przyspieszyło metabolizm sinic żyjących w morskiej wodzie. "Nakręcone" rosnącymi temperaturami mikroskopijne stworzenia zaczęły uwalniać ogromne ilości toksycznego siarkowodoru, który zabił wiele ziemskich zwierząt.
Siarkowodór to gaz, odpowiadający za charakterystyczny zapach zgniłych jaj. Stężenia powyżej 6 mg/m3 są niebezpieczne dla zdrowia. Powyżej 100 mg/m3 powodują uszkodzenie wzroku, a przy stężeniach przekraczających 1g/m3 nawet jeden wdech może zabić dorosłego człowieka. Podczas Pierwszej Wojny Światowej brytyjczycy wykorzystywali siarkowodór jako gaz bojowy.
Źródłem problemu było to, że wraz z rosnącą temperaturą oceanów, spadła zawartość tlenu w ich wodzie. To popchnęło mikroorganizmy do przyjmowania znajdującego się w wodzie siarczanu. Ich metabolizm przekształcał go następnie w toksyczny gaz, który szybko nasycił atmosferę. Bakterie dokonały chemicznego ataku na lądy.
Jego ślady do dziś są niebezpieczne. W 2019 r. dwóch pracowników rafinerii w Odessie w Teksasie zmarło wskutek zatrucia siarkowodorem, który został wypompowany z ziemi wraz z ropą znajdującą się w skałach pochodzących właśnie z permu.
Toksyczny ocean
Siarkowodór nasycił też oceany. Zaczęły się w nim tworzyć tak zwane strefy euksyniczne, w których bardzo niska zawartość tlenu łączyła się z wysokim stężeniem toksyny.
Odliczanie do wymierania. Oto gatunki, które możemy stracić w 2022 r."Wraz ze wzrostem temperatury, strefy euksyniczne rozrosły się, stały się bardziej toksyczne i przeniosły z głębin w górę słupa wody do środowiska szelfowego" - tłumaczył Hülse portalowi Space.com. "Szelf był schronieniem większości zwierząt morskich, ale został szybko zatruty".
Naukowców niepokoi to, że wiele zjawisk, które doprowadziły do największego wymierania w historii, ma swoje odpowiedniki także dziś.
Naukowcy boją się powtórki
Podczas wielkiego wymierania, inicjatorem zmian klimatycznych były erupcje wulkanów. W porównaniu z kolosalnymi erupcjami Trapów Syberyjskich dzisiejsze wulkany są jak papieros przy piecu hutniczym. Ale to nie one są powodem do zmartwienia. Ludzkość emituje w ciągu 3 dni tyle gazów cieplarnianych, co wszystkie wulkany świata łącznie w ciągu roku.
Rosnące temperatury i zawartość CO2 w atmosferze sprawiają, że w naszych oceanach zaczynają pojawiać się martwe strefy podobne do tych, jakie musiały powstać 250 mln lat temu. Zmiany klimatyczne i zanieczyszczenia z rolnictwa i ścieków komunalnych tworzą też idealne warunki dla rozkwitów sinic, które coraz częściej dotykają wód przybrzeżnych na całym świecie.
Zaobserwowaliśmy także pierwsze przypadki masowej emisji siarkowodoru przez takie narastające glony. W ubiegłym roku wyciek etanolu spowodował zniszczenie roślinności w kanale Dominguez w hrabstwie Los Angeles. Drobnoustroje namnażające się na martwej roślinności wytworzyły duże ilości siarkowodoru, który u tysięcy ludzi wywołał objawy takie, jak wymioty, biegunka, zawroty głowy, bezsenność i bóle głowy.
Do skali zjawisk, które doprowadziły do wielkiego wymierania 250 mln lat temu, jest jeszcze daleko, ale podobieństwa sprawiają, że naukowcy coraz pilniej przyglądają się oceanom. A lepsze zrozumienie procesów, które niemal doprowadziły do zniszczenia życia na Ziemi, może pomóc nam zapobiec ich powtórzeniu, choćby w ograniczonej skali.
