Noin neljäsosa miljardia vuotta sitten, maapallon kimppuun tuli apokalypsi. Se tunnetaan nimellä Suuri kuolema, ja se vaati enemmän ihmishenkiä kuin mikään muu tieteen tiedetty joukkotuho sukupuuttoon, mukaan lukien se, joka tapahtui muissa kuin lintujen dinosauruksissa 65 miljoonaa vuotta sitten. Yli 90 prosenttia kaikista planeetan lajeista pyyhittiin valtamerten panssaroiduista trilobiiteista maapallon jättiläismatelijoihin. Joukko omituisia olentoja katosi, antaen tietä modernin kasviston ja eläimistön esi-isille.
Asiaan liittyvä sisältö
- Massiiviset tulivuorenpurkaukset laukaisivat maan "suuren kuoleman"
- Kuinka yksi evoluutiolaki melkein pyyhki pois kaiken elämän maapallolla
Kataklysmin aiheuttajista on käyty jo pitkään keskustelua - teoriat vaihtelevat asteroidin vaikutuksesta metaanin röyhtäilymikropeihin. Suosituin skenaario alkaa nykyisen Siperian tulivuoresta, joka puhkesi suunnilleen oikeaan aikaan aloittaen joukon ongelmia, mukaan lukien ilmastonmuutos. Nyt tutkijaryhmä on löytänyt fyysisiä todisteita siitä, että näiden massiivisten purkausten aiheuttama erittäin kaustinen happasade olisi voinut olla osa ihmishenkien menetystä.
"Voimme ensimmäistä kertaa sanoa, että tämän ajan maaperillä oli samanlainen happamuus kuin etikan", kertoo Lontoon Imperial College -geologi Mark Sephton, jonka tiimi julkaisee havainnon helmikuussa Geology- lehdessä .
Sephton ja hänen kollegansa tutkivat muinaisten maaperän jälkiä kalliokerroksissa, jotka ovat peräisin sukupuuttoon, joka tapahtui Permin ajanjakson lopulla noin 250 miljoonaa vuotta sitten. Tuolloin kaikki maailman maamassat sulautettiin Pangean superosaan. Nykyisessä Pohjois-Italiassa löydetyt kivet sisälsivät erityisen kiehtovaa ainetta: vanilliini, sama molekyyli, joka antaa vaniljalle maun ja aromin.
Mark Sephton ja tutkimuksen avustaja Cindy Looy tutkivat Permian ja Triassuksen rajaa Italian Butterloch-kanjonissa. (Mark Sephtonin palvelusta) Vanilliini on luonnollisesti kasvien tuottama ja sitä löytyy puusta. Mutta sen ei saisi kestää pitkään yksinään maassa, missä bakteerit vapauttavat entsyymejä, jotka hajottavat sen. Vielä yllättävämpää oli löytää satoja miljoonia vuosia säilyneitä merkittäviä määriä.
"Se on varmasti epätavallista", sanoo War Bwickin biologinen kemisti Tim Bugg, joka ei ollut mukana tutkimuksessa. "Vanilliinin kertymisen näkeminen luultavasti viittaa bakteerien hajoamistoiminnan puutteeseen."
Selittääkseen bakteerien letargiaa tutkijat kääntyivät meijeriteollisuuden puoleen saadakseen inspiraatiota. Maidontuottajat maustavat juomansa usein lisäämällä ripaus vaniljaa. Kokeet ovat osoittaneet, että hapanta maito suojaa lisäainetta ja pidentää makua, koska matala pH deaktivoi entsyymit, jotka muuten kohdistuvat vanilliiniin.
Maaperän bakteerien aktiviteetit luonnossa voivat olla yhtä herkkiä hapoille, mikä selittää myös sen, miksi italialaiset kivet sisälsivät suhteellisen pienet määrät vaniliinihappoa kutsuttua kemikaalia, jota yleensä tuottavat vanilliinia sitovat bakteerit. "Tietomme sopivat ajatukseen, että hapan sade aiheutti mikrobien toiminnan lakkaamisen", sanoo Hollannin Utrechtin yliopiston paleoekologi Henk Visscher ja Sephton-ryhmän jäsen.
1900-luvulla pääasiassa fossiilisia polttoaineita käyttävien voimalaitosten tuottamien happojen sateiden tutkimukset ovat osoittaneet, että sade voi häiritä ekosysteemejä. Myrkylliset sateet poistavat ravinteet maasta ja vahingoittavat kasveja. Kasvillisuuden menetys olisi voinut johtaa laajalle levinneeseen eroosioon, Septhon spekuloi, ja pulasta ruokaa, joka vaikeutti elämää ravintoketjussa korkeammille olennoille.
Kevyt mikrokuva kuvaa hapan sateen aiheuttamia kudosvaurioita kuusenlehteä. (Tiedekuvakirjasto / Corbis) Löytö on tervetullut uutinen Benjamin Blackille, joka on nyt geologi Kalifornian yliopistossa, Berkeley. MIT: llä ollessaan hän auttoi luomaan tietokoneen simulaation, joka arvioi happosateen määrän ja vakavuuden, jonka Siperian purkaukset olisivat voineet tuottaa. "Toivon, kun tein tuota ennustetta, että löydämme tapoja testata sitä", Black sanoo.
Vuonna 2013 julkaistu malli ehdotti, että purkausten karkottama hiilidioksidi olisi voinut alentaa sateen pH-arvon noin 4: een, tomaattimehun happamuusasteeseen. Lisää rikkidioksidiin toinen yleinen vulkaaninen päästö, ja happamuus olisi voinut heikentyä sadankertaisesti - pohjoisen pallonpuoliskan olisi voinut hangata sadepurskeilla, jotka ovat happamia kuin laimentamaton sitruunamehu.
"Ei voi olla sattumaa, että vanilliini tulee täsmälleen tällä hetkellä", sanoo Greg Retallack, Oregonin yliopiston paleobotanikko, joka ei ollut mukana tutkimuksessa. Mutta hän varoittaa, että tämä uusi ja tuntematon lähestymistapa muinaisten maaperän tutkimiseen on tutkittava huolellisesti. Retallack kysyy myös, olisiko Siperian tulivuorien rikkidioksidipäästöillä voinut olla tällainen maailmanlaajuinen vaikutus. Epäpuhtaus muodostaa tyypillisesti raskaita aerosolihiukkasia, jotka satuvat taivaalta, rajoittaen kuinka pitkälle se voi kulkea.
Sephtonin ryhmän ehdottama voimakas hapan sade olisi sen sijaan voinut olla pienemmän purkauksen aiheena tutkitun alueen lähellä, Retallack ehdottaa. Toinen mahdollisuus on, että tietyissä olosuhteissa mikrobit voivat tuottaa rikkihappoa ja happamoittaa ympäristönsä itse. Kummassakin tapauksessa maaperän pH: n laskeutuminen olisi rajoittunut alueelle.
Maailmanlaajuisen happisadeepidemian tukeminen voi edellyttää kauempaa katsomista. Jälkiä muinaisesta maaperästä, joka on peräisin Suurta kuolemasta, on osoitettu paitsi Italiassa myös paikoissa, kuten Kiina ja Grönlanti. Tulevat tutkimukset voisivat testata, sisältävätkö nämä kivet myös ripauksen vaniljaa.
