Wulkany były kluczowe w wielkim wymieraniu gatunków

Zdaniem badaczy, jak na ironię, prawdopodobnie te same wulkany wcześniej jako pierwsze przyczyniły się do globalnego ocieplenia - uwalniając ogromne ilości dwutlenku węgla do atmosfery. Kiedy przestały wybuchać, klimat Ziemi stał się niestabilny i rozpoczęła się epoka lodowcowa - uważają naukowcy.

Odkrycie uwypukla znaczenie węgla dla klimatu współczesnej Ziemi - uważa Matthew Saltzman profesor na Wydziale Nauk o Ziemi Uniwersytetu Stanowego Ohio.

W okresie ordowiku, około 460 milionów lat temu, wulkany wzdłuż granicy obecnego Oceanu Atlantyckiego wyrzucały do atmosfery ogromne ilości dwutlenku węgla, obracając świat w cieplarnię. Lawa z tych wulkanów zderzyła się z wybrzeżem Ameryki Północnej tworząc Appalachy. Kwaśne deszcze - bogate w dwutlenek węgla - wsiąkały w skały Appalachów. Reakcje chemiczne uwięziły węgiel w osadach, które utworzyły rafy koralowe.

Przez około 10 milionów lat wulkany zasilały atmosferę w dwutlenek węgla a Appalachy go pochłaniały. W rezultacie przez ten okres utrzymywały się stabilne warunki cieplarniane. W ciepłych oceanach rozkwitło życie, wliczając obfite gatunki trylobitów i ramienionogów. 450 milionów lat temu erupcje ustały. Jednak Appalachy kontynuowały pochłanianie węgla. W konsekwencji Ziemia przemieniła się z cieplarni w chłodnię. Przez 445 milionów lat lodowce pokrywały biegun południowy i położony wokół niego superkontynent Gondwana, a dwie trzecie wszystkich żyjących gatunków wyginęło.

Saltzman i doktorant Seth Young, wykorzystując symulacje komputerowe dokonali pomiarów izotopów związków chemicznych - wliczając stront pochodzący ze skał w Newadzie i neodym ze skał w Wirginii i Pensylwanii - porównując je z pomiarami popiołu wulkanicznego w tych samych rejonach.

Na podstawie pokładów popiołu wulkanicznego naukowcy określili, że gdy ustała aktywność wulkanów, poziom strontu wskazywał, że skały wulkaniczne ulegały szybko erozji i były zalewane przez wody oceaniczne tworząc płytkie morza. Na dnie tworzyły się osady. Poziom neodymu wskazał na Appalachy jako źródło tych osadów.

- Nasz model wskazuje, że te wulkany atlantyckie wyrzucały dwutlenek węgla do atmosfery, a w tym samym czasie Appalachy go usuwały. Przez blisko 10 milionów lat trwała sytuacja patowa. Potem erupcje nagle ustały i poziom węgla w atmosferze spadł znacznie poniżej poziomu, który utrzymywał się przed wybuchami wulkanów. To przyczyniło się do nastania epoki lodowcowej - tłumaczy Saltzman.

To pierwszy dowód, że zmniejszenie poziomu wulkanicznego węgla - w połączeniu z wypiętrzaniem Appalachów - spowodowało długotrwałe zlodowacenie i wyginięcie organizmów w okresie ordowiku.

Teraz naukowcy zamierzają dokładniej przyjrzeć się popiołowi wulkanicznemu z tamtego okresu. Podczas gdy popiół znajdował się w atmosferze - zanim rozprzestrzenił wokół globu - mógł wpłynąć na zmniejszyć promieniowania słonecznego i w jakiś sposób ochłodzić Ziemię. Będą też ponownie analizować próbki skał, ale tym razem w poszukiwaniu innych izotopów np. siarki. To pozwoliłoby dać wskazówki ile tlenu było w oceanach i jaki miał on wpływ na życie w ordowiku.