Norske og internasjonale forskere har studert hvordan vulkanisme i Sibir ledet til endrede kjemiske forhold til havet og historiens største masseutryddelse.
Deltadalen, Svalbard. Bekkeløpet markerer grensen mellom bergarter av perm og trias alder. Foto: Julian Janocha
Denne saken ble først publisert september 2020.
Flere ganger opp gjennom jordas historie har livet tilsynelatende kollapset gjennom hendelser vi omtaler som masseutryddelser. De fem største hendelsene er kjent som «The big five», og kjennetegnes av perioder der betydelige deler av livet på Jorda forsvant på relativt kort tid.
For folk flest er den mest kjente hendelsen trolig masseutryddelsen som fant sted for ca. 65 millioner år siden da dinosaurene døde ut. Den største hendelsen fant imidlertid sted nesten 200 millioner år tidligere.
I siste del av perm for drøyt 250 millioner år siden forsvant omtrent 81 prosent av alle arter havet og 75 prosent av artene på land i løpet av noen titusenvis av år.
Hendelsen er også kjent som «Den store døden» og skjedde da alle kontinentene var samlet i ett stort superkontinent, Pangea.
Dyrelivet bestod blant annet av firbente virveldyr som reptiler, primitive amfibier og en gruppe som senere har utviklet seg til å bli pattedyr.
Årsakene bak masseutryddelsen har lenge vært omdiskutert. Sannsynlige kandidater er meteorittnedslag, global oppvarming, utslipp av metan fra havbunnen og utbrudd fra vulkanområdet tilknyttet De sibirske trappene. Sistnevnte hendelse har de siste årene blitt grundig dokumentert som den mest plausible forklaringen.
De fysiske endringene på planeten vår er forskerne uansett nokså enige om og inkluderer global oppvarming, sur nedbør og oksygentap og forsuring av havene.
Vulkansk aktivitet ga endrede kjemiske forhold
Den vulkanske aktiviteten ved De sibirske trappene førte til enorme utslipp av drivhusgasser. Magmaen passerte gjennom sedimentrike bassenger rike på organisk material, salter og svovelholdige bergarter. Oppvarmingen av disse bergartene førte til at utslippene ble større enn det magmaen alene ville tilført atmosfæren.
En nylig publisert artikkel i tidsskriftet Nature Geoscience har sett nærmere på hvordan mekanismene bak den vulkanske aktiviteten påvirket det fysiske miljøet og livet i havet.
Det internasjonale forskerteamet, som inkluderer forskere ved Senter for Jordens utvikling og dynamikk (CEED) og Institutt for geofag ved Universitetet i Oslo, har basert undersøkelsene på blotninger av perm-trias-grensen ved stranden på Festningen i vestre del av Spitsbergen, og fra to kjerner hentet fra den samme grensen i Deltadalen sentralt på Spitsbergen i 2014.
Festningen-området består av sedimenter avsatt på det som en gang var et åpent marint sokkelmiljø, mens Deltadalen til samme tid i perm var et grunt hav nærmere kysten. Dermed kunne forskerne studere tidligere tiders marine miljø og liv både nært land og lenger ute i havet.
– Forskningen vår viser at kollapsen av vegetasjonen på land som følge av den vulkanske aktiviteten i Sibir endret det relative forholdet av jern og svovel som ble tilført havene gjennom forvitring. Dette førte til såkalt euxinia (oksygenfrie og sulfidiske forhold) i havene, forklarer Valentin Zuchuat, postdoktor ved Institutt for geofag ved Universitetet i Oslo og én av forfatterne av forskningsartikkelen.
Valentin Zuchuat logger én av kjernene som ble hentet opp fra Svalbard. Foto: Privat
Døden spredte seg
Zuchuat utdyper at når de kjemiske forholdene nådde en viss terskel, spredte de anoksiske og sulfidiske forholdene seg fra grunne havområder til å også dekke større og dypere områder lenger ut på sokkelen. Dette markerte starten på masseutryddelsen.
Det livsviktige grunnstoffet fosfor utgjør en viktig brikke i puslespillet som forklarer prosessene som ledet til utryddelsen av store deler av det marine livet mot slutten av perm.
– Tilførsel av fosfor fra land kontrollerer primærproduksjonen (algeoppblomstring) i de globale havene. Økt mengde gir økt produksjon, forteller postdoktoren.
Slik oppblomstring i havene leder også til reduserte oksygenforhold. Endringene av jern og svovel som ble tilført havene forstyrret fosforsyklusen slik at mindre fosfor ble lagret i bunnsedimentene. Dermed kunne mer fosfor anvendes til primærproduksjon som igjen ledet til mer utbredte anoksiske forhold.
– Og dette har vi sett i kjernene. Når de viser økt konsentrasjonen av fosfor i sedimentene mot slutten av perm, vet vi at forvitringen på land også økte. Endringen var størst i Deltadalen-kjernen, som representerer nærkyst-forhold. Festningen-området ute på sokkelen var først lite påvirket, men da terskelen ble nådd, kunne vi også se større endringer i denne kjernen (mer anoksiske forhold og betydelig mindre liv).
Forskningsresultatene har gitt oss ny innsikt i jordhistoriens verste masseutryddelse. Men forskningen er også relevant for jordkloden vår i dag. Den viser hva som kan skje om mengden fosfor som tilføres havene blir for stor og overskrider en kjemisk-fysisk terskel. Foruten forvitring av fosfor-rike bergarter, er landbruk og gjødsling en stor kilde til fosfor i havene i dag.
BORING: Innhenting av kjerner ved Deltadalen i 2014. Foto: Sverre Planke
