Дуг МакДугалл – Зачем нужна геология (страница 46)

Данные геологической летописи показывают, что не все парниковые газы, поступавшие в атмосферу во время формирования КМП, происходили непосредственно из вулканических лав. Например, есть сведения, что в случае Центрально-Атлантической магматической провинции дестабилизировались залежи гидрата метана, что добавило метана в атмосфере. Имеются также свидетельства, что выброс парниковых газов произошел при взаимодействии излитых сибирских базальтов и осадочных пород, в которые они проникали. Однако какими бы ни были точные механизмы событий, изотопы углерода в осадочных породах показывают, что одновременно с извержениями в каждой из этих КМП в систему океан-атмосфера добавлялись существенные объемы двуокиси углерода.

Деканские траппы формировались 65–66 миллионов лет, во времена мел-палеогеновой границы (окончания мелового периода). На индийском континенте поток за потоком изливались базальты: эти породы, толщина которых даже сегодня, несмотря на десятки миллионов лет эрозии, в некоторых местах превышает полтора километра, образуют впечатляющее плато в центральной Индии. Однако возможная связь этих излияний с массовым мел-палеогеновым вымиранием затенена теорией столкновения, описанной в главе 3. Нет никаких сомнений, что последствия того столкновения сыграли важную роль в вымирании видов. Однако возможно, что они не оказались бы такими серьезными при отсутствии извержений Деканской КМП. Данные датирования показывают, что эти извержения начались несколько раньше мел-палеогеновой границы (и удара астероида), и вполне вероятно, что они стали создавать опасности для жизни на планете еще до того, как был нанесен нокаутирующий удар. Вулканическая деятельность продолжалась и после падения астероида, что еще больше усугубило последствия столкновения.

Геологи исследовали горные породы для всех границ, отмечающих массовое вымирание, в поисках возможных ударов, однако единственным доказанным случаем является событие, которое привело к появлению кратера Чикшулуб на мел-палеогеновой границе. Это подкрепляет теорию, согласно которой в остальных случаях причиной вымирания могут быть изменения окружающей среды, вызванные излияниями в КМП. Вымирание в конце триасового периода 200 миллионов лет назад было не таким масштабным, как мел-палеогеновое вымирание, однако предполагается, что тогда исчезло более 50 % всех существовавших родов растений и животных. Это вымирание происходило практически одновременно с формированием CAMP, которое шло, по последним данным, примерно 600 000 лет. По оценкам, лавы CAMP, изливавшиеся, когда начал распадаться суперконтинент Пангея и стал образовываться Атлантический океан, когда-то покрывали площадь, примерно равную площади США, а значит, соответствующие выбросы двуокиси углерода были огромными. Сегодня лавы CAMP можно обнаружить на окраинах Северной и Южной Америки, Европы и Африки.

Однако самое масштабное вымирание произошло 251 миллион лет назад, на границе между триасовым и пермским периодами. По оценкам, оно уничтожило примерно 90 % жизни в океанах и минимум 70 % обитателей суши. Пострадали все: рептилии, амфибии, растения, насекомые, рыба, планктон и моллюски. Для восстановления жизни на земле потребовалось много времени, а отголоски этой истории вымирания и выживания слышны и сегодня, спустя четверть миллиарда лет. Его окрестили «матерью всех вымираний», и по времени оно совпадает с излиянием сибирских траппов — одной из самых крупных магматических провинций в геологической летописи.

Радиометрическое датирование показывает, что массовые извержения вулканов Сибирской КМП достигали пика в течение примерно миллиона лет, начавшись незадолго до основных пермско-триасовых вымираний. Сибирская КМП необычна: в дополнение к излившимся базальтам, которые обычно свойственны для таких провинций, для нее характерен взрывной вулканизм. Некоторые исследователи предположили, что выброшенные этими извержениями пыль и аэрозоли могли заблокировать солнечный свет, снизить температуру на всей планете и сыграть определенную роль в этих вымираниях. Эту идею подкрепляет наблюдение, что единичные взрывные извержения недавнего прошлого порождали большое количество аэрозольных частиц на значительных высотах, что приводило к небольшому, но измеримому понижению глобальной температуры. Однако большинство ученых сомневаются, что такое похолодание (пусть даже в результате длительного взрывного вулканизма) имело достаточные мощность и продолжительность, чтобы оказаться причиной пермско-триасового вымирания. К тому же огромные объемы диоксида углерода, выброшенного в этих извержениях, должны были оказать противоположный и долговременный эффект повышения температуры.

Поиск информации о том, как сибирские извержения могли спровоцировать столь массовые вымирания, привел Ли Кампа и Майкла Артура из Университета штата Пенсильвания и их коллегу Алекса Павлова из Университета Колорадо к интересной идее. Они начали с предположения, что сибирская вулканическая деятельность быстро высвободила огромное количество углекислого газа, что повысило температуру на Земле. По мере нагревания океанов они могли удерживать все меньше кислорода (как и большинство газов, кислород лучше растворяется в холодной воде, чем в теплой), а обычное окисление тонущего органического материала поддерживало очень низкий уровень кислорода в океанских глубинах. Камп с коллегами обратили внимание, что некоторые осадочные породы на границе перми и триаса содержат те же биомаркеры зеленых серобактерий, которые обнаружены в богатых органикой отложениях ОАЕ мелового периода, а это указывает, что как минимум в части океана имелся сероводород. Участков морского дна старше 200 миллионов лет не сохранилось; поэтому невозможно сделать керн и добраться в океанических отложениях до пермско-триасовой границы, чтобы узнать, имелись ли и тогда интервалы глобальной аноксии, похожие на аналогичные интервалы мелового периода. Но на суше обнажены некоторые осадочные породы возрастом примерно 251 миллион лет (время пермско-триасовой границы), и в них есть слои черных сланцев. Имея надежные доказательства наличия сероводорода и признаки того, что как минимум в некоторых частях океана наблюдались периоды аноксии, Камп с коллегами стали задаваться вопросом, не мог ли сероводород образовываться на глубине в таких больших количествах, что проникал на поверхность и улетучивался в атмосферу с летальными последствиями для жизни.

Расчеты ученых показали, что такой сценарий вполне возможен: чтобы нарушить баланс, не потребовалось бы чересчур большого увеличения популяции глубоководных бактерий, производящих сероводород. В районах, где уже наблюдался умеренный апвеллинг (подъем глубинных вод на поверхность), насыщенная сероводородом вода поднималась, подавляла весь растворенный у поверхности кислород, и часть газа уходила в воздух. Камп с коллегами подсчитали, что даже если бы это происходило всего на десятой части от 1 % океанской поверхности, то в атмосферу попали бы колоссальные объемы сероводорода — в несколько тысяч раз больше, чем выделяется сейчас при обычной вулканической активности. В таких количествах он был бы токсичным для многих, если не для всех наземных организмов, и мог бы объяснить пермско-триасовое вымирание.

Наступили бы и другие последствия. Наличие такого количества сероводорода может заблокировать механизм, который обычно разрушает метан в атмосфере; тогда его концентрация будет быстро увеличиваться. Из-за большего количества метана усиливается парниковый эффект, а вместе с тем еще больше повышается температура. Поскольку токсичность сероводорода с увеличением температуры возрастает, то и его эффективность как агента вымирания тоже повышается. К этой и так безрадостной картине Камп с коллегами добавили еще один неприятный штрих: они отметили, что высокий уровень сероводорода в атмосфере разрушил бы озоновый слой, а без защитного экрана Землю бы залило опасное ультрафиолетовое излучение.

Но действительно ли реализовывались такие фантастично звучащие сценарии — океаны без жизненно важного кислорода, выбросы из морской воды токсичного газа, отравляющего животных и растения, ультрафиолет, затопляющий поверхность планеты? Как всегда, ответы нужно искать в летописи пород. Биомаркеры зеленых серобактерий подтверждают наличие в океанах сероводорода. Другие свидетельства более косвенны, но, похоже, подтверждают гипотезы Кампа и его коллег — если не во всех деталях, то хотя бы в целом.

Одну зацепку дает ископаемый планктон: его много, он быстро эволюционирует, и его можно с высоким разрешением проследить в разных слоях породы. На пермско-триасовой границе вымирание планктона, похоже, шло несколькими волнами, длившимися по несколько сотен тысяч лет. Это резко контрастирует с вымираниями на мел-палеогеновой границе, которые были по существу мгновенными в геологическом смысле. Также на продолжительность периода вымирания на пермско-триасовой границе указывают и останки наземных позвоночных, собранные из отложений озер и ручьев — хотя они гораздо более редкие, чем останки планктона. Такая схема демонстрирует нам медленно ухудшающуюся природную среду, в которой происходили отдельные случайные события — например, прорывы сероводорода из океана в атмосферу. Вероятной причиной был вулканизм в КМП, который длился примерно в течение миллиона лет, однако отдельные короткие катастрофические извержения отделяли друг от друга тысячи или даже десятки тысяч лет пониженной вулканической активности.