Døden fra dypet

I løpet av historien har livet på jorda blitt banket i kne av gjentatte globale kjempekatastrofer. Nå tror norske forskere at flere av hendelsene kan skyldes enorme utslipp av gass fra jordskorpa.

Publisert
 (Foto: Wikimedia Commons)
(Foto: Wikimedia Commons)

Vulkanprovins

En vulkanprovins er et område i jordskorpa med enorme mengder magma – smeltet stein – hvor det har vært voldsom vulkansk aktivitet i løpet av et ekstremt kort geologisk tidsrom på noen få millioner år eller mindre.

For 250 millioner år siden skjedde ett eller annet fryktelig på kloden. I løpet av et relativt kort tidsspenn på under 200 000 år, døde mesteparten av livet på jorda ut. Over 95 prosent av alle livsformer i havet og rundt 70 prosent av alle skapninger på land forsvant for alltid.

Dette er antageligvis den verste katastrofen livet har vært utsatt for. Men hva hendte? Og hvorfor?

Henrik Svensen og kollegaene fra Geologiske prosessers fysikk (PGP) ved Universitetet i Oslo mener årsaken kan ha vært en hel del bråk og rabalder som foregikk i en såkalt vulkanprovins i Sibir på akkurat dette tidspunktet.

Men det var ikke vulkanutbruddene som veltet livet, tror forskerne.

De mener digre lavastrømmer under bakken varmet opp deler av jordskorpa, slik at den slapp fra seg enorme mengder CO2 og andre gasser. Disse gassene førte antageligvis både til en sterk global oppvarming og at ozonlaget ble ødelagt.

Det er også mulig at lignende mekanismer kan forklare flere dramatiske hendelser i jordas historie.

Men sikkert er det ikke. Ikke i det hele tatt.

Mange mulige forklaringer

Forskerne er relativt enige om at det skjedde ett eller annet som økte både karbonnivåene i atmosfæren og temperaturen på kloden, den gangen for 250 millioner år siden. Men hypotesene om hva som stod bak denne forandringa, spriker i alle retninger.

- Det finnes knapt et tema innen geoforskningen hvor det skjer mer, forklarer Svensen, som publiserer de nyeste resultatene fra sin egen gruppe i disse dager.

- Det kommer nye vitenskapelige artikler nesten hver måned, og hvert fagmiljø har sine favoritthypoteser.

- Det eneste vi er ganske enige om, er at vi kan utelukke meteorittnedslag. Vi finner ikke stoffet iridium – et karakteristisk vitne om et kjempenedslag – i de aktuelle sedimentene fra denne tida. Man har heller ikke funnet et krater som passer.

Og da står vi igjen med tre plausible hypoteser, mener geologen:

Noen forskere tror at vulkansk aktivitet kan ha rotet opp tonnevis av metanhydrater fra havbunnen. Metanhydrater er en slags brennbar is av metan. Da hydratene smeltet, ble de til drivhusgassen metan, som sørget for at kloden ble varmere. Samtidig kan svovelgasser ha blitt sluppet ut fra havet.

Andre forskere mener gasser fra vulkanutbrudd i vulkanprovinsen i Sibir var årsaken. Under slike utbrudd slippes massevis av drivhusgassen CO2 ut i lufta.

- Og så er det vår modell, sier Svensen.

Lava, men ikke i utbrudd

- Vi tror det har noe å gjøre med vulkanprovinsen i Sibir, men ikke med selve vulkanutbruddene, sier geologen.

"Henrik Svensen."
"Henrik Svensen."

Han fokuserer i stedet på at enorme mengder lava flommet ut i bestemte soner under bakken, og trengte seg inn i sedimentene i jordskorpa. Den heite lavaen varmet opp bergarter rike på organisk materiale og olje.

Dette førte til at det ble dannet store mengder gasser.

- Det ble en voldsom gassdannelse, og trykket økte nede under bakken. Til slutt slapp gassen ut under kjempestore eksplosjoner, nesten som vulkanutbrudd, men med gass i stedet for lava.

Men hvilken gasser lakk ut?

Drivhusgasser og ozonødeleggere

- Det er sammensetningen av de oppvarmede bergartene som bestemmer hva slags gasser som lekker ut av grunnen, forklarer Svensen.

Akkurat i områdene rundt vulkanprovinsen i Sibir fantes over en million kvadratkilometer med steinsalt – stein lagd av sedimentene på bunnen av et hav som en gang tørket inn. Lagene inneholdt også petroleum.

Da blandingen ble varmet opp, gav den fra seg både store mengder CO2 og gasser som er skadelige for ozonlaget. Dette har Svensen og kollegaene nemlig testet i laboratoriet.

- Vi tok for oss borekjerner fra bergarter i Sibir som vi visste hadde blitt oppvarmet den gangen. Så prøvde vi å gjenskape denne situasjonen ved å varme prøvene opp til 275 grader Celsius i laboratoriet.

Resultatet var CO2, en rekke svovelgasser og halokarboner – som nettopp er effektive drivhusgasser og kjent for å skade ozonlaget. Steinen slapp også ut nok gass til at modellen kan forklare de økte karbonnivåene i atmosfæren og den globale oppvarminga for 250 millioner år siden.

Det gjorde derimot ikke vulkanutbruddene som skjedde på samme tid, mener forskeren.

Fant eksplosjonskratre

- Lavautbruddene tok for lang tid, sier han.

- Det kommer ut mye CO2 i et vulkanutbrudd, men vulkanene slapp ut for lite CO2 per år til at de alene kunne ha drevet den globale oppvarminga.

Dessuten spydde de ut CO2 med en annen sammensetning enn den som ser ut til å ha dominert den globale oppvarminga, forklarer Svensen.

Noen tegn tyder nemlig på at CO2et kom fra en organisk kilde, for eksempel gasshydrater eller oppvarmede steinvarianter av den typen de norske forskerne akkurat har grillet i laboratoriet.

- Det er første gang noen har gjort en slik test, sier Svensen, og legger til at hypotesen hittil har fått en god del internasjonal støtte.

Han mener en styrke ved modellen nettopp er at det finnes håndfaste geologiske tegn på at en slik prosess fant sted på riktig tid.

- Vi har funnet mange store eksplosjonskratre fra gassutbrudd. Noen av dem er oppi 1,5 kilometer i diameter.

Men selv om modellen skulle være riktig, står verdens forskere uansett overfor et viktig spørsmål:

Døde livet ut på grunn av den globale oppvarminga?

Dødelig stråling?

En del forskere mener at global oppvarming i seg selv kan ha vært nok til at mange arter ble utryddet. Men noen tror det må ha vært flere faktorer med i bildet. Kloden har for eksempel gått igjennom flere perioder med global oppvarming uten noen masseutryddelse, forklarer Svensen.

Noen legger vekt på funn som viser at mye av pollenet fra trærne som vokste på denne tida ser ut til å ha mutasjoner – tilfeldige skader og endringer i genmaterialet. En kjent årsak til slike skader er UV-stråling.

En hypotese er at pollenet og resten av livet på kloden ble utsatt for en overdose UV-stråling, fordi gasser i atmosfæren hadde ødelagt ozonlaget, sier Svensen.

Det passer i så fall godt med de norske forskernes modell. Her ble nettopp ozonødeleggende gasser sluppet ut i atmosfæren.

Andre mener at dårlig sirkulasjon i havene gjorde at det ble lagd store mengder av den giftige gassen hydrogensulfid i dypet. Hvis slike gasser begynte å lekke oppover, kan de ha forgiftet livet både i vann og på land, samtidig som artene også slet med det endrede klimaet.

Hydrogensulfid er dessuten skadelig for ozonlaget, så en slik hendelse kan ha vært dobbelt ødeleggende for livet.

- Men det er vanskelig å finne fysiske bevis for at hydrogensulfidgass slapp ut fra havene, og hvor mye det eventuelt var snakk om, sier Svensen.

Uansett hva som kan ha drept alle skapningene for 250 millioner år siden, er det i hvert fall sannsynlig at vulkanprovinser og global oppvarming har noe med saken å gjøre. Og det kan også gjelde for andre katastrofale hendelser i klodens historie, mener geologen.

Kan forklare flere utryddelser

- Vi tror den store masseutryddelsen for 200 millioner år siden også kan ha hatt noe å gjøre med gassutslipp fra bergarter som ble varmet opp av underjordiske lavastrømmer, sier Svensen.

- På denne tida sammenfalt stor aktivitet i en vulkanprovins i Brasil med global oppvarming.

- For 180 millioner år siden var det global oppvarming og en mindre masseutryddelse. Dette falt sammen med aktivitet i en vulkanprovins i Sør-Afrika. Noe lignende kan også ha hendt for 55 millioner år siden, med dannelsen av en ny vulkanprovins utenfor Norge.

Men det finnes også mange vulkanprovinser som ikke ser ut til å ha hatt noe å gjøre med verken global oppvarming eller utryddelse av livet på jorda. Svensen mener imidlertid at dette taler for at hypotesen hans stemmer.

For å få store nok utslipp av drivhusgasser, må det være tilstrekkelig store lavastrømmer mellom berglagene, og store lag av bergarter som avgir CO2 eller andre drivhusgasser når de blir varmet opp.

Nå planlegger forskerne flere undersøkelser, blant annet i Brasil, for å lete etter flere tegn på at gassutslipp fra jordskorpa har stelt i stand katastrofer for livet på kloden.

Resultatene kan gi oss mer enn innsikt i noen av de mest dramatiske hendelsene i historie om livet. De kan også levere ny kunnskap om den globale oppvarminga som vi kan stå overfor i dag.

Engstelige

- Disse hendelsene i fortida er faktisk ansett som de beste geologiske eksemplene vi kan studere for å forstå hva som skjer i dag, sier Svensen.

Hvor mye karbon trengs det for eksempel for å lage en global oppvarming a la den som skjedde for 250 millioner år siden?

- Det beste estimatet vi har, er typisk et utslipp på mellom 6 000 og 15 000 milliarder tonn CO2 i løpet av 5 000 til 50 000 år. Omregnet til årlige utslipp er dette i høyden en tidel av mengden vi slipper ut i dag – omtrent 30 milliarder tonn i året.

- Det er selvfølgelig mange usikkerhetsmomenter her. Nivåene av CO2 og oksygen som er i atmosfæren før utslippene, er for eksempel ikke de samme i dag som for 250 millioner år siden.

- Situasjonen er annerledes nå, men mange i miljøet er engstelige, avslutter Svensen.

Og det kan nok tyde på at verken han eller de andre geologene i gruppa slipper opp for aktuelle utfordringer med det første.

Referanse:

H. Svensen, S. Planke, A. G. Polozov, N. Schmidbauer, F. Corfu, Y. Y. Podladchikov, B. Jamtveit, Siberian gas venting and the end-Permian environmental crisis, Earth and Planetary Science Letters, publiseres desember 2008 eller januar 2009.