גזים געשיים, פחמן דו חמצני וקרני UV-B יצרו שילוב מזיק לחיי פרמיאן.
מעל 10 קילומטרים בשמיים שוכנת שכבת אוזון - סוג של גז כתום עם מולקולות של שלושה אטומים, ולא שניים. שכבת האוזון הזו היא מגן חיוני המגן על כל החיים מפני מטח הקרינה האולטרה סגולה של השמש. אז מה קורה אם משהו בשכבת האוזון משתבש בצורה נוראית?
התוצאות עלולות להיות קטסטרופליות. ויש לנו הוכחות פרהיסטוריות שעשויות לתמוך בכך.
זה מגיע מתקופת ההכחדה ההמונית הגרועה ביותר בהיסטוריה של כדור הארץ - לפני 252 מיליון שנים, ב- סוף התקופה הפרמית, כאשר מפל אפוקליפטי של התפרצויות געש אולי הפך את העולם רַעִיל. והוא מגיע בצורה של גרגרי אבקה מאובנים עם סימני חשיפה לסוג אנרגיה גבוה של אולטרה סגול המכונה קרינת אולטרה סגול B (UV-B). במאמר שפורסם היום ב את היומן התקדמות המדע, קבוצה בינלאומית של גיאולוגים ובוטנאים השתמשה בדגימות המעוותות כדי לחבר מהלך אפשרי של אירועים קטלניים.
"הייתי אומר שקרינת ה-UV-B המוגברת שיחקה כנראה חלק בהכחדה של כמה חיים יבשתיים", אומר פנג ליו, גיאולוג במכון נאנג'ינג לגיאולוגיה ופלאונטולוגיה בסין ואחד ממחברי המאמר. מדענים חשדו זה מכבר שירידה ברמות האוזון וזינוק בקרניים האולטרה סגולות עשויות למלא תפקיד באסון הזה, וכעת יש להם נתונים להוכיח זאת.
[קָשׁוּר: גיאולוגים מחפשים מתי כדור הארץ לקח את נשימתו הראשונה]
אחד החשודים העיקריים בהרס של סוף הפרמיאן הוא המלכודות הסיביריות. סלעי בקע אלה מכסים את מרכז סיביר (שבאותה תקופה הייתה אחת מהסלעים הנתחים הצפוניים ביותר של יבשת העל פנגיאה) ונפלטו ממתחם ענק של הרי געש. מומחים חושבים שבמשך יותר ממיליון שנה, המלכודות הסיביריות גיהקו גזי חממה כמו פחמן דו חמצני לאטמוספירה של כדור הארץ.
בעקבות פעילות געשית מתמדת, האוקיינוסים העתיקים השופעים היו מתחמצנים ומוציאים את החמצן, הופכים לרעילים וגוזרים יותר מ 80 אחוז מהמינים הימיים המתגוררים שלהם עד להכחדה. החיים כמובן יתאוששו, אבל הם היו צריכים עוד מיליוני שנים לחזור לשפע שלפני ההכחדה שלו.
זה מסביר הרבה מהקטל הפרהיסטורי במים, אבל מה לגבי היבשה? אילו סוגי אורגניזמים יבשתיים מתו, ומדוע? תיעוד המאובנים שם הרבה פחות ברור.
[קשור ב-PopSci+: עידן עתיק של התחממות כדור הארץ יכול לרמוז על עתידנו הלוהט]
חוקרים כבר חפרו בעבר רמזים להרס עצום כלשהו. לדוגמה, כמה חלקים של אותו עולם עתיק היו פעם מכוסים ביערות של שרכים גדולים. שתי הביומות הללו להיעלם מתיעוד המאובנים בסביבות סוף תקופת הפרמיאן, דבר המצביע על כך שתושבי הקרקע סבלו ברחבי העולם.
ובכל זאת, מומחים אחרים טוענים כי תיעוד המאובנים עלול להטעות, וההכחדות היו אזוריות יותר. "זה מקרה של איסוף של הרבה פיסות מידע ממקומות שונים, ולנסות לבנות אותו יחד לתמונה קוהרנטית - גם אם לא שלמה", אומר פיליפ ג'ארדין, פליאובוטניסט באוניברסיטת מינסטרין בגרמניה ומחבר על המאמר החדש. עד כה, התמונה הזו לא אומרת לנו מה בדיוק גרם למקרי המוות ביבשה.
אבל ייתכן שהמדענים האלה מצאו חלק חסר. בשנת 2014, ליו אסף דגימות מסלעים מתחת למה שהוא כיום דרום טיבט. כאשר הוא ועמיתיו חקרו את הסלע מקרוב, הם מצאו גרגירים עתיקים של אבקה מצומדת ופגועה.
כדי להבין מה גרם לנזק, הצוות ניתח את האבקה וחיפש תרכובות מסוימות המכילות פחמן, חמצן וחנקן. צמחים היו יוצרים את הכימיקלים האלה כדי להגן על עצמם מקרינת UV-B, המורכבת מאורכי גל קצרים יותר מאשר אור נראה ולכן, אנרגיות גבוהות יותר. כתוצאה, קרני UV-B עלולות לגרום לנזק רב יותר לתאים חיים מאשר UV-A.
מדענים כמו ג'רדין השתמשו באותה טכניקה כדי לחקור רמות UV-B שהגיעו לפני כדור הארץ לפני כמה מאות אלפי שנים. אבל זו הייתה הפעם הראשונה שמישהו ניסה לחפש את התרכובות הללו מלפני 252 מיליון שנה. והקבוצה של ג'ארדין וליו אכן מצאה אותם.
"אני חושב שהדבר המרכזי הוא שיש לנו ראיות ברורות לכך שצמחים הושפעו מכך", אומר ג'רדין. "העלייה בתרכובות סופגות UV-B שראינו מראה שצמחים הגיבו ביוכימית למצב הזה."
התחושה היא שבסוף התקופה הפרמית, פעילות וולקנית שחררה גזים הידועים כהלופחמנים, המכילים אטומים של הלוגנים כמו כלור וברום. ייתכן שהכימיקלים אכלו את שכבת האוזון, מה שמאפשר מעבר UV-B יותר אל הקרקע. זה, בתורו, היה מעכב את הצמיחה והרבייה של צמחים, ואולי מוביל לפחות צמחייה שמושכת פחמן דו חמצני רעיל מהאוויר.
"למרות שזה יהיה מנע מצידי להציע שדלדול האוזון או קרינת UV מוגברת היו הגורם היחיד להכחדות ההמוניות הללו, זה בהחלט נראה סביר שהגברת קרינת ה-UV בזמן שהמערכת האקולוגית העולמית כבר נתונה בלחץ ניכר עשויה להחריף את ההשפעות השליליות על החיים על כדור הארץ", אומר ווסלי פרייזר, גיאולוג מאוניברסיטת אוקספורד ברוקס בבריטניה ועוד אחד ממחברי המחקר.
[קָשׁוּר: טונגה שרדה השנה את הפלומה הגעשית הגדולה ביותר בתולדות כדור הארץ]
אם UV-B באמת הפך את כדור הארץ ליותר בלתי ניתן לחיות באותה תקופה, ייתכן שההרס התרחש ברחבי העולם. כמובן, מדענים יצטרכו למצוא הוכחות מוצקות לכך. "הנתונים האלה הגיעו רק מיישוב אחד, אז אנחנו צריכים למצוא יותר מאותו מרווח זמן כדי לאמת את הממצאים האלה", אומר ג'רדין.
למרות שההכחדה ההמונית בקצה הפרמיאן נחשבת לקטלנית ביותר, היו יותר. מדענים זיהו אירועי תמותה דומים בקצות התקופות הדבון (לפני כ-360 מיליון שנה) והתקופות הטריאסיות (לפני כ-201 מיליון שנה). ולפי פרייזר, מדענים מצאו עקבות של הרעלה אולטרה סגולה גם בהכחדות האלה.
"ייתכן שיש חוט משותף הכולל קרינת UV המשתרעת על פני אירועי הכחדה המונית שונים", אומר פרייזר. גם אם קרינה אולטרה סגולה לא הייתה הרוצח העיקרי, אולי זה היה השותף שעזר לעשות בחלק גדול מהחיים הארציים בעולם.
ולמרות שהפרמיאן הוא היסטוריה עתיקה, אנחנו עדיין נאבקים בבעיה של קרינת UV-B כיום. זה לא היה מזמן שהעולם היה בבהלה חור באוזון מעל אנטארקטיקה, הנגרמת על ידי תרכובות הידועות בשם chlorofluorocarbons (CFCs) שטיפה לאטמוספירה מהמקררים והמזגנים שפעם השתמשו בהם. רבים היו מודאגים מכך שהחור באוזון יתרחב וישאיר חלקים גדולים מהכדור חשופים לקרינת UV בוערת.
[קשור ב-PopSci+: דלק רקטות עלול לזהם את האטמוספירה העליונה של כדור הארץ]
לאחר שממשלות התכנסו ב-1987 כדי לעצב את פרוטוקול מונטריאול ולאסור CFCs, החור באוזון החל להחלים. אבל הנזק נעשה, והוא ממשיך להשפיע על הצמחים היום.
עם זאת בחשבון, למידה על האופן שבו חשיפת UV-B השפיעה על צמחים בעבר יכולה ליידע את המדענים על מה שעלול לקרות בעתיד הקרוב. ולהיפך, מסביר פרייזר. "אני חושב שמחקר עכשווי ומודרני על קרינת UV-B הולכים יד בכפפה."
