ในช่วงปลายยุคเพอร์เมียน - 252 ล้านปีก่อน - โลกได้รับความเสียหายจากการสูญพันธุ์ครั้งใหญ่ที่ทำลายล้าง
โลกที่ไม่เป็นมิตร
ส่วนหนึ่งของการศึกษานี้ นักวิทยาศาสตร์พยายามทำความเข้าใจว่าทำอย่างไรภูมิอากาศของโลกเปลี่ยนแปลงไปเมื่อสิ้นสุดยุคเพอร์เมียน - จาก 298.9 ล้านเป็น 251.9 ล้านปีก่อน และเมื่อต้นยุคไทรแอสซิก - จาก 251.9 ล้านเป็น 201.3 ล้านปีก่อน จากนั้นทวีปทั้งหมดก็กลายเป็นผืนดินขนาดใหญ่ผืนเดียว - Pangea และภูเขาไฟไซบีเรียจำนวนมหาศาลก็ปะทุขึ้น ส่งผลให้ก๊าซเรือนกระจกที่อุ่นขึ้นเข้าสู่ชั้นบรรยากาศ ตามทฤษฎีของนักวิทยาศาสตร์ สิ่งนี้มีส่วนทำให้เกิดการสูญพันธุ์ทั่วโลก
การผุกร่อนทางเคมีคืออะไร?
นักวิทยาศาสตร์คำนึงถึงปัจจัยทั้งหมดนี้ด้วยศึกษากระบวนการผุกร่อนด้วยสารเคมี จากนั้นหินบนบกก็สลายตัวและปล่อยแคลเซียมซึ่งถูกพัดลงสู่มหาสมุทร ที่นั่นจะรวมตัวกับคาร์บอนไดออกไซด์ (CO₂) ทำให้เกิดหินคาร์บอเนต ยิ่งอากาศอุ่นขึ้น การผุกร่อนจะเกิดขึ้นเร็วขึ้น
ภาพประกอบนี้แสดงเปอร์เซ็นต์ของการเดินเรือสัตว์ที่สูญพันธุ์ไปเมื่อปลายยุคเพอร์เมียน ตามละติจูด จากแบบจำลอง (เส้นสีดำ) และจากบันทึกฟอสซิล (จุดสีน้ำเงิน) สีของน้ำแสดงถึงการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ สีแดง หมายถึง อุณหภูมิที่ร้อนที่สุด และสีเหลืองน้อยที่สุด ด้านบนสุดคือมหาทวีป Pangaea ซึ่งแสดงให้เห็นการปะทุของภูเขาไฟขนาดใหญ่ที่ปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ รูปภาพใต้เส้นแสดงถึงสัตว์ทะเลบางสายพันธุ์จาก 96% ของสัตว์ทะเลที่เสียชีวิตระหว่างเหตุการณ์นี้ เอื้อเฟื้อภาพโดย Justin เพนน์และเคอร์ติส ดอยช์ มหาวิทยาลัยวอชิงตัน
ประเด็นก็คือเกิดปฏิกิริยาเคมีขึ้นเร็วขึ้นที่อุณหภูมิสูงขึ้น และน้ำที่ไหลทำให้เกิดการกัดเซาะมากขึ้น ท้ายที่สุดแล้ว สิ่งนี้จะสร้างวงจรป้อนกลับที่ช่วยควบคุมอุณหภูมิโลกให้อยู่ภายใต้การควบคุม เมื่ออากาศอุ่นขึ้นและสภาพอากาศเกิดขึ้นเร็วขึ้น CO₂ จะเข้าสู่ทะเลและติดอยู่ในโขดหินในมหาสมุทรมากขึ้น ซึ่งช่วยให้สภาพอากาศเย็นลง เมื่อสิ่งนี้เกิดขึ้น สภาพอากาศจะช้าลงและคาร์บอนไดออกไซด์จะสะสมในหินในมหาสมุทรน้อยลง เพื่อป้องกันไม่ให้เย็นเกินไป
กระบวนการย้อนกลับทำงานอย่างไร
แต่มีกระบวนการอื่นที่สามารถทำได้เกิดขึ้นในมหาสมุทรหรือที่เรียกว่าการผุกร่อนแบบย้อนกลับ สิ่งนี้เกิดขึ้นเมื่อแร่ซิลิกาก่อตัวเป็นดินเหนียวใหม่บนพื้นมหาสมุทร ในระหว่างกระบวนการนี้ ดินเหนียวจะปล่อยCO₂มากกว่าที่หินคาร์บอเนตจะจับได้
ในมหาสมุทรสมัยใหม่มีไม่มากนักซิลิกาเนื่องจากสิ่งมีชีวิตแพลงก์ตอนขนาดเล็กดูดซับมัน (จำเป็นสำหรับการเจริญเติบโตของเปลือก) ดังนั้นการผุกร่อนแบบย้อนกลับจึงไม่เกิดขึ้น ในทำนองเดียวกัน ในช่วงเพอร์เมียน จุลินทรีย์ - เรดิโอลาเรีย - ดูดซับซิลิกาเกือบทั้งหมด จึงลดการผุกร่อนแบบย้อนกลับให้เหลือน้อยที่สุด
สมดุลที่ละเอียดอ่อน
อย่างไรก็ตามทั้งหมดนี้สามารถเปลี่ยนแปลงได้ในที่สุดยุคเพอร์เมียนและช่วงไทรแอสซิกตอนต้น เมื่อมาถึงจุดนี้ หินที่อุดมด้วยซิลิกา ซึ่งประกอบด้วยเปลือกเรดิโอลาเรียนจำนวนนับไม่ถ้วนก็หายไป ในเวลาเดียวกัน นักวิทยาศาสตร์ค้นพบว่าความสมดุลของโมเลกุลบางรูปแบบในหินมหาสมุทรนั้น “เกินพอดี”
แบบจำลองรังสีเรดิโอลาเรียที่พิพิธภัณฑ์ประวัติศาสตร์ธรรมชาติสมิธโซเนียน
ได้รับความอนุเคราะห์จาก Victoria Pickering - CC BY-NC-ND 2.0 flickr
ส่วนหนึ่งของการศึกษานี้ นักชีววิทยาได้ศึกษาความสัมพันธ์ไอโซโทปลิเธียม ไอโซโทปเป็นเวอร์ชันของธาตุที่มีน้ำหนักอะตอมแตกต่างจากค่าปกติเล็กน้อย เนื่องจากมีจำนวนนิวตรอนในนิวเคลียสต่างกัน เนื่องจากน้ำหนักที่แตกต่างกัน ไอโซโทปลิเธียมบางชนิดจึงถูกดูดซับในอัตราส่วนที่แตกต่างกันเมื่อมีการสร้างดินเหนียวใหม่ ซึ่งเกิดขึ้นระหว่างการผุกร่อนแบบย้อนกลับ
นักวิทยาศาสตร์ค้นพบอะไร?
ปรากฎว่าไอโซโทปลิเธียมบางชนิดเกือบจะหายไปจากมหาสมุทรก่อนการตายครั้งใหญ่และไม่สามารถฟื้นตัวได้ประมาณ 5 ล้านปีในช่วงยุคไทรแอสซิก ท้ายที่สุด การสูญเสียรังสีกัมมันตรังสีทำให้มหาสมุทรเต็มไปด้วยซิลิกาจนล้น ซึ่งทำให้เกิดการผุกร่อนแบบย้อนกลับ ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่ปล่อยออกมาจากกระบวนการนี้สามารถเอาชนะสภาพอากาศทางเคมี ซึ่งมีหน้าที่กักเก็บCO₂ และในทางกลับกัน เพื่อรักษาสภาพอากาศที่ร้อนจัด ในสภาวะเช่นนี้การดำรงอยู่ของชีวิตเป็นเรื่องยากมาก
บรรทัดล่างคืออะไร?
โดยสรุป นักวิทยาศาสตร์ได้ค้นพบสิ่งที่ล่าช้าการฟื้นฟูโลก ทั้งหมดเป็นเพราะ radiolarians ซึ่งหายไปหลังจากการสูญพันธุ์ การไม่มีพวกมันได้เปลี่ยนแปลงธรณีเคมีทางทะเลอย่างรุนแรง ทำให้เกิดการก่อตัวของดินเหนียวชนิดหนึ่งที่ปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ การปล่อยCO₂ครั้งนี้จะรักษาอุณหภูมิของบรรยากาศและความเป็นกรดของมหาสมุทร ซึ่งจะทำให้การฟื้นตัวของชีวิตช้าลง แม้แต่การเปลี่ยนแปลงเพียงเล็กน้อยก็อาจทำให้ระบบที่เปราะบางเสียสมดุลได้อย่างรวดเร็ว
อ่านเพิ่มเติม:
สร้างเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ขนาดกะทัดรัดเพื่อการผลิตพลังงานที่ปลอดภัย
พบโครงสร้างที่ผิดปกติที่ขอบของระบบสุริยะ มีเพียงยานโวเอเจอร์เท่านั้นที่อยู่ที่นั่น
หลุมดำ 'คาย' ดาวฉีกขาดสามปีหลังจากกลืน
บนหน้าปก:ภาพประกอบของการสูญพันธุ์ครั้งใหญ่แบบเพอร์เมียน-ไทรแอสซิกจากการค้นพบของ Yurikova และคณะ (2020) ตีพิมพ์ในบทความวารสาร Nature การทำให้เป็นกรดในมหาสมุทรและการสูญพันธุ์ของสิ่งมีชีวิตใต้ทะเลในมหาสมุทรผิวน้ำที่เกิดจากการปล่อยภูเขาไฟจำนวนมาก CO2 จากไซบีเรีย dekrfyjd ภาพประกอบโดย David Adam Iurino (PaleoFactory, Sapienza University of Rome) สำหรับบทความโดย Yurikova และเพื่อนร่วมงาน