Wulkany przez tysiące lat wpompowują do atmosfery olbrzymie ilości dwutlenku węgla. Gaz cieplarniany powoli robi swoje – temperatura rośnie o 4-5°C, podnosi się poziom oceanów, szybko rośnie ich kwasowość. Wzrost temperatury na biegunach powoduje zatrzymanie się krążenia oceanicznego i wyłączenia mechanizmów usuwania CO2 z atmosfery, a co gorsza – dotleniania głębokich warstw oceanów. Odtlenieniu sprzyja też wzmocnienie się termokliny i separacja ciepłej górnej warstwy oceanu od relatywnie chłodnych głębin.
Ciepła atmosfera prowadzi do stopniowego ogrzewania się oceanów – ciepło propaguje się do coraz głębszych warstw wody, prowadząc do zmniejszenia natlenienia wód oceanicznych. Dochodzi do odwrócenia się krążenia oceanicznego – zamiast opadania zimnej wody w wysokich szerokościach geograficznych, tonie ciepła silnie zasolona w wyniku intensywnego parowania woda na niskich szerokościach geograficznych. Ciepła docierająca na dno oceaniczne woda destabilizuje złoża hydratów metanu w osadach dennych. Z początku metan wyzwala się stopniowo – wychwytują go bakterie, reaguje też z tlenem w wodzie. Prowadzi to do dalszego odtlenienia się oceanów, czemu z zainteresowaniem i niecierpliwością przyglądają się bakterie siarkowe. Ale ich pora nadejdzie później…
Kiedy proces ucieczki metanu zaczyna się nasilać, zmniejszenie ciśnienia gazu w złożu powoduje jego gwałtowną destabilizację. Do atmosfery w ten sposób trafia 1000-10000 miliardów ton metanu, gdzie ma okazję wykazać się jako silny gaz cieplarniany. Temperatura rośnie o kolejne 5-7°C. W sumie to już wzrost temperatury o 10°C lub nawet więcej.
Niejako przy okazji mają miejsce eksplozje naturalnych bomb paliwowo – powietrznych. Po wymieszaniu z powietrzem, przy stężeniu 5-15% metan tworzy mieszaninę wybuchową. Zapłon metanu uwolnionego nawet z relatywnie niewielkiego złoża wyzwala energię równą eksplozji setek największych bomb wodorowych.
Badając zachodzące wtedy zdarzenia odkrywamy duże ilości substancji pochodzących od fotosyntetyzujących zielonych bakterii siarkowych. Dziś bakterie te, wraz z fotosyntetyzującymi purpurowymi bakteriami siarkowymi, występują w beztlenowych środowiskach słonowodnych, na przykład w pewnych rejonach bezodpływowych słonych jezior czy w Morzu Czarnym. Prawdopodobnie to bakterie siarkowe były ostatecznym narzędziem zagłady. Odtlenienie oceanów postępowało. Drzemiące dotychczas w przydennych warstwach oceanów i mórz beztlenowe bakterie siarkowe, nieznoszące środowiska tlenowego, zaczęły się mnożyć i wytwarzały ogromne ilości siarkowodoru. Ten rozpuszczał się w wodzie, a w miarę, jak jego stężenie rosło, dyfundował on ku powierzchni, przesuwając chemoklinę (granicę między wodami utlenionymi, a zdominowanymi przez siarkowodór) w stronę powierzchni oceanu. W końcu chemoklina sięgnęła powierzchni…
W takich warunkach zaczęły masowo ginąć oddychające tlenem organizmy morskie. Doskonale natomiast funkcjonowały w nich fotosyntetyzujące zielone i purpurowe bakterie siarkowe, które mogły namnażać się już na samej powierzchni beztlenowego oceanu.
Teraz ogromne ilości trującego siarkowodoru mogły już bez przeszkód trafiać do atmosfery. Powietrze tak bardzo nasyciło się siarkowodorem, że zabijał on zarówno zwierzęta, jak i rośliny, szczególnie, że wraz z temperaturą rośnie toksyczne działanie tego gazu
Siarkowodór nie był jednak jedynym zabójcą, a przynajmniej nie bezpośrednim – gaz ten spowodował zniszczenie powłoki ozonowej w górnych warstwach ziemskiej atmosfery, chroniącej żywe organizmy przed promieniowaniem ultrafioletowym. Zabijało to nie tylko organizmy lądowe, ale także morskie, takie jak plankton. A gdy pierwszy składnik łańcucha pokarmowego przestawał istnieć, w niedługim czasie zagłada spotykała również kolejne organizmy.
Przedstawiony scenariusz jest oczywiście pewnym uproszczeniem. Opisanym zjawiskom towarzyszyło wiele innych, pomniejszych procesów, wpływających na przebieg katastrofy. Jednak opisana historia, chociaż uproszczona, prawdopodobnie dobrze oddaje zachodzące wtedy na Ziemi wydarzenia.
Wiele mniejszych i większych wymierań zdarzało się w tym samym czasie, co okresy globalnego ocieplenia. Opisana sekwencja wydarzeń pasuje nie tylko do śladów z końca permu. Obecność biomarkerów i skał osadowych charakterystycznych dla środowiska beztlenowego wskazuje, że taka sama gigantyczna katastrofa ekologiczna mogła wydarzyć się pod koniec Triasu, środkowej Kredy i Dewonu.
Powiązanie wysokiej koncentracji gazów cieplarnianych z wymieraniem istot żywych potwierdzają obecność siarki na wszystkich stanowiskach oraz pomiary izotopowe węgla wykazujące, że koncentracja dwutlenku węgla w atmosferze gwałtownie rosła tuż przed początkiem wymierania i utrzymywała się na wysokim poziomie przez setki tysięcy, a nawet kilka milionów lat. Dowodzi to, że wielkie wymierania związane są z okresowo powtarzającym się w historii Ziemi ociepleniem klimatu.
Sekwencja prowadząca do wielkiego wymierania
W wyniku działania dwutlenku węgla rośnie temperatura atmosfery, a w konsekwencji oceanów
↓
W ogrzanych oceanach następuje destabilizacja pokładów hydratów metanu
↓
Metan trafia do atmosfery, przemienia się w trwały dwutlenek węgla
↓
W wyniku działania dwutlenku węgla i metanu rośnie temperatura, spada natlenienie wód oceanów
↓
Powstają korzystne warunki dla przydennych bakterii beztlenowych produkujących siarkowodór
↓
Chemoklina przesuwa się w górę aż do powierzchni oceanu
↓
Powstają warunki dla rozwoju fotosyntetyzujących bakterii siarkowych
↓
W oceanach brakuje tlenu, w wodzie rośnie ilość siarkowodoru
↓
Giną organizmy morskie
↓
Siarkowodór trafia do atmosfery, znika powłoka ozonowa
↓
Giną rośliny i zwierzęta lądowe
Opisane zdarzenia miały miejsce dawno temu, jednak powiązanie z dzisiejszą sytuacją jest aż nadto wyraźne. Zastąpmy trapy syberyjskie spalaniem węgla, a całą resztę zostawmy bez zmian.
Trapy syberyjskie wyemitowały do atmosfery 2 000-20 000 miliardów ton węgla. Zajęło im to setki tysięcy lat. Spalając wszystkie dostępne zasoby ropy, gazu i węgla (co wielu ludzi uznaje za oczywistość), w przeciągu okresu tysiące razy krótszego wpompujemy do atmosfery 5 000 miliardów ton węgla.
Nie jesteśmy pewni, przy jakich dokładnie warunkach może dojść do opisanego przejścia fazowego, odtlenienia oceanów, destabilizacji pokładów hydratu metanu tej skali i rozkwitu bakterii siarkowych. Wiemy za to, że kiedy już rozpoczęty cykl zagłady stanie się dostrzegalny, nie będzie już możliwości zatrzymania zmian i powrotu do wcześniejszego stanu. Owszem, Ziemia, tak, jak wcześniej, najprawdopodobniej powróci do stanu sprzed wielkiego wymierania. Ale nastąpi to po setkach tysięcy lub nawet milionach lat zagłady. Miejmy nadzieję, że nie będziemy mieli przyjemności obserwować tego spektaklu. Ze sceny.
Ponura wizja, prawda? Już chyba nic gorszego nie może nas spotkać.
Miło, że pytasz. Niestety może, a przyczyną tego są bardzo krótka skala czasowa naszego impulsu węglowego i Słońce.
Następna część cyklu: Syndrom Wenus
