Wulkan na Islandii wybuchł potężnie. Ta erupcja całkowicie zmieniła świat

Głęboko pod grenlandzkim lodem kryje się chemiczny ślad, który przez lata był jedną z największych klimatologicznych zagadek. Około 12,8 tys. lat coś pozostawiło w rdzeniu lodowym ogromną ilość platyny, pierwiastka rzadkiego w ziemskiej skorupie, ale obficie występującego w meteorytach. Odkrycie to stało się argumentem dla hipotezy, że Ziemię w tym czasie uderzył kometa lub asteroida, co zapoczątkowało tzw. epokę młodszego dryasu - ostatni wielki epizod ochłodzenia w historii naszej planety.

Nowe badania zespołu prof. Jamesa Baldiniego z Durham University podważają jednak tę teorię. Jak pisze naukowiec w serwisie The Conversation, tajemnicza platyna mogła wcale nie pochodzić z kosmosu, lecz z wulkanicznej szczeliny na Islandii. "Nasze badania wskazują, że ta niezwykła sygnatura chemiczna może być skutkiem erupcji wulkanicznej, a nie uderzenia meteorytu" - wyjaśnia prof. Baldini.

Około 12 870 lat temu, w momencie gdy Ziemia wychodziła już z ostatniego zlodowacenia, klimat północnej półkuli nagle się załamał. Temperatura na Grenlandii spadła nawet o 15 stopni Celsjusza, a w Europie znikające lasy ustąpiły miejsca tundrze. W tropikach przesunęły się strefy opadów, zmieniając układ wiatrów i prądów oceanicznych. Ten trwający ponad tysiąc lat epizod chłodu naukowcy nazwali młodszym dryasem.

Klasyczne wyjaśnienie zakładało, że winne było stopnienie północnoamerykańskich lądolodów, które wlały do Atlantyku ogromne ilości słodkiej wody. To mogło zakłócić cyrkulację oceaniczną, prowadząc do ochłodzenia. Alternatywny scenariusz - znacznie bardziej dramatyczny - sugerował, że przyczyną był impakt komety lub asteroidy nad Ameryką Północną.

W 2013 r. badacze analizujący grenlandzki rdzeń lodowy GISP2 odkryli tam niezwykły pik stężenia platyny, co wydawało się potwierdzać tę drugą hipotezę. Problem polegał jednak na tym, że skład chemiczny tego sygnału był niepodobny do znanych meteorytów - stosunek platyny do irydu okazał się zupełnie inny.

Aby sprawdzić inne możliwości, naukowcy zwrócili uwagę na potężną erupcję wulkanu Laacher See w zachodnich Niemczech, która miała miejsce około 13 tys. lat temu. Jej produkty geochemicznie różniły się od typowych wulkanów i mogły teoretycznie wyjaśnić anomalię w lodzie. Zespół prof. Baldiniego pobrał 17 próbek pumeksu z tamtego wybuchu, analizując ich skład pierwiastkowy, w tym zawartość platyny i irydu.

"Wyniki były jednoznaczne - pumeksy z erupcji Laacher See praktycznie nie zawierają platyny, a jej ilość była poniżej granicy detekcji" - pisze Baldini.

Dodatkowo, gdy badacze porównali chronologię zdarzeń, okazało się, że platynowy ślad w grenlandzkim lodzie pojawił się około 45 lat po początku młodszego dryasu - zbyt późno, by mógł go wywołać. Co więcej, podwyższone stężenie utrzymywało się przez 14 lat, co wskazuje raczej na długotrwały proces, a nie pojedynczy kosmiczny kataklizm.

Naukowcy porównali skład chemiczny lodu z próbkami pochodzącymi z różnych typów erupcji i doszli do zaskakującego wniosku: najbliższe dopasowanie uzyskano dla kondensatów gazowych z wulkanów podmorskich. Takie wulkaniczne gazy, ochładzając się, mogą tworzyć cząstki bogate w platynę.

Islandia, której aktywność wulkaniczna gwałtownie wzrosła w okresie topnienia lodowców, idealnie pasuje do tego scenariusza. Uwalnianie ciśnienia z topniejących czap lodowych mogło pobudzić wulkany do serii erupcji szczelinowych - niektóre z nich trwały latami, a nawet dekadami.

Podmorskie lub podlodowe erupcje, jak podkreśla Baldini, mają szczególne znaczenie. W kontakcie z wodą morska chemia zmienia skład gazów: siarka jest usuwana, a pierwiastki ciężkie - takie jak platyna - mogą się w nich koncentrować. Taki gazowy obłok, bogaty w platynę, mógł następnie zostać przeniesiony przez wiatry nad Grenlandię i osadzić się w lodzie.

"Islandzkie wulkany są znane z tego, że ich emisje docierają do Grenlandii i pozostawiają ślady metali ciężkich w pokładach lodu" - przypomina autor.

Najnowsze analizy historycznych erupcji potwierdzają ten mechanizm. Wybuch wulkanu Katla w VIII w. spowodował 12-letni wzrost stężenia bizmutu i talu w grenlandzkich rdzeniach lodowych, a erupcja Eldgjá w X w. - wyraźny pik kadmu. Choć w tamtych badaniach nie mierzono platyny, podobieństwo czasowe i chemiczne wskazuje, że islandzkie wulkany regularnie dostarczają metale ciężkie do atmosfery, a następnie - na pokrywę lodową Grenlandii.

Baldini podkreśla, że nie wszystkie zagadki młodszego dryasu zostały rozwiązane. Jego zespół badał wyłącznie pochodzenie platyny, nie analizował natomiast innych dowodów przytaczanych przez zwolenników teorii impaktu - takich jak mikrosferule (kuliste cząstki stopionej skały) czy tzw. "czarne maty", czyli ciemne warstwy w osadach.

Choć sygnał platyny pojawił się zbyt późno, by zapoczątkować młodszy dryas, inne dane wskazują na coś innego: ogromny skok siarczanów w rdzeniach lodowych dokładnie w momencie rozpoczęcia epoki chłodu. To klasyczny ślad po potężnej erupcji wulkanicznej, która mogła wprowadzić do stratosfery ogromne ilości dwutlenku siarki, odbijającego światło słoneczne.

Taka erupcja - być może z nieznanego jeszcze wulkanu północnej półkuli - mogła zapoczątkować łańcuch sprzężeń zwrotnych: wzrost powierzchni lodu, zmiany wiatrów i cyrkulacji oceanicznej. Wystarczył niewielki impuls, by klimat, znajdujący się wtedy na granicy epoki lodowej i interglacjału, ponownie przechylił się ku zimnu.

"Znaczne wulkaniczne wymuszenie w tym okresie mogło być właśnie tym bodźcem, który popchnął system klimatyczny Ziemi z powrotem w stronę chłodu" - podsumowuje Baldini.

Dla naukowców badanie takich epizodów to nie tylko rozwiązywanie zagadek przeszłości. To również sposób na lepsze zrozumienie, jak Ziemia reaguje na nagłe zakłócenia - czy to z kosmosu, czy spod powierzchni. Choć ryzyko ogromnej erupcji lub impaktu w danym roku jest minimalne, w długiej skali czasowej takie wydarzenia są nieuniknione.

Wiedza o tym, jak klimat reagował w przeszłości, może pomóc w przygotowaniu się na skutki kolejnego wielkiego wybuchu lub uderzenia. Bo choć tym razem winny był prawdopodobnie wulkan, historia pokazuje, że ziemia i niebo potrafią równie skutecznie zmienić bieg dziejów.