Stigning i atmosfærisk kuldioxid, global opvarmning, forsuring af havet dræbte 76 procent af arterne på Jorden.
For mere end 200 millioner år siden decimerede en massiv udryddelse 76 procent af marine og landlige arter, hvilket markerede afslutningen på den triasperiode og begyndelsen af juraen.
Begivenheden ryddet vejen for dinosaurer til at dominere Jorden i de næste 135 millioner år og overtog økologiske nicher, der tidligere var besat af andre marine og landlige arter.
Det er ikke klart, hvad der forårsagede den endtriasiske udryddelse, selvom de fleste forskere er enige om et sandsynligt scenario.
Tilbage til fremtiden? Gamle klipper i Hartford Basin, Conn., Giver et kig på den geologiske tid. Kredit: Terrence Blackburn og Paul Olsen
I løbet af en relativt kort tidsperiode sprøjtede enorme vulkanudbrud fra en stor region kendt som Central Atlantic Magmatic Province (CAMP) enorme mængder lava og gas, herunder kuldioxid, svovl og methan.
Denne pludselige frigivelse af gasser i atmosfæren kan have skabt intens global opvarmning og forsuring af verdenshavene, som i sidste ende dræbte tusinder af plante- og dyrearter.
Nu har forskere ved MIT, Columbia University og andre institutioner fastslået, at disse udbrud forekom nøjagtigt, da udryddelsen begyndte, hvilket gav stærkt bevis for, at vulkanaktivitet faktisk udløste den endtriasiske udryddelse.
Resultaterne af forskningen, finansieret af National Science Foundation (NSF), offentliggøres denne uge i tidsskriftet Videnskab.
”Disse forskere er kommet tæt på at bekræfte noget, vi kun havde gættet på: at masseudryddelsen fra denne gamle tid faktisk var relateret til en række vulkanudbrud,” siger Lisa Boush, programdirektør i NSFs division for jordvidenskab.
”Arbejdet er også resultatet af EARTHTIME-initiativet, et NSF-sponsoreret projekt, der udvikler en forbedret geologisk tidsskala for forskere til at fortolke Jordens historie.”
Forskerne bestemte alderen på basaltiske lavas og andre træk, der findes langs østkysten af De Forenede Stater, såvel som i Marokko - nu - uensartede regioner, der for 200 millioner år siden var en del af det superkontinentale Pangea.
Riften, der i sidste ende adskilte disse landmasser var også stedet for CAMPs vulkanaktivitet.
I dag inkluderer geologien i begge regioner stødende klipper fra CAMP-udbrud såvel som sedimentære klipper, der akkumulerede i en enorm sø. Forskerne brugte en kombination af teknikker til at datere klipperne og til at fastlægge CAMP's begyndelse og varighed.
Fra dens målinger rekonstruerede de regionens vulkanaktivitet for 201 millioner år siden og opdagede, at udbruddet af magma - sammen med kuldioxid, svovl og metan - forekom i gentagne bursts i en periode på 40.000 år, en kort periode i geologisk tid.
Røde hoved, Five Island Provincial Park, Nova Scotia: forskningssted for gammel udryddelse. Kredit: Terrence Blackburn og Paul Olsen
”Denne udryddelse skete på et geologisk tidspunkt,” siger Sam Bowring, geolog ved MIT. "Der er ingen tvivl om, at udryddelsen fandt sted på samme tid som den første udbrud."
Foruden Bowring er papirets medforfattere Terrence Blackburn og Noah McLean fra MIT; Paul Olsen og Dennis Kent fra Columbia; John Puffer fra Rutgers University; Greg McHone, en uafhængig forsker fra New Brunswick, N.J .; E. Troy Rasbury fra Stony Brook University; og Mohammed Et-Touhami fra Université Mohammed Premier (Mohammed Premier University) Oujda, Marokko.
Blackburn er papirets hovedforfatter.
Mere end en tilfældighed
Den endtriasiske udryddelse er en af fem store masseudryddelser i de sidste 540 millioner år af Jordens historie.
For flere af disse begivenheder har forskere bemærket, at store, stødende provinser, der viser bevis for udbredt vulkansk aktivitet, opstod omtrent på samme tid.
Men som Bowring påpeger, "bare fordi de tilfældigvis falder sammen, betyder det ikke, at der er årsag og virkning."
For eksempel, mens massiv lavaflow overlappede med udryddelsen, der udslettede dinosaurerne, har forskere knyttet denne udryddelse til en asteroide-kollision.
”Hvis du vil sige, at et udbrud forårsagede en udryddelse, skal du være i stand til at vise med størst mulig præcision, at udbruddet og udryddelsen fandt sted nøjagtigt på samme tid,” siger Bowring.
I slutningen af Triassic siger Bowring, at forskere har dateret vulkansk aktivitet til lige omkring det tidspunkt, hvor fossiler forsvinder fra den geologiske registrering, hvilket giver bevis for, at CAMP muligvis har udløst udryddelsen.
I et bjergbassin nær Newark, N.J., bevares udryddelsen i sandsten og mudsten. Kredit: Terrence Blackburn og Paul Olsen
Men disse estimater har en fejlmargin på en til to millioner år. ”En million år er for evigt, når du prøver at oprette dette link,” siger Bowring.
For eksempel antages det, at CAMP udsendte i alt mere end to millioner kubik kilometer lava.
Hvis den mængde lava blev spydt over en periode på en til to millioner år, ville den ikke have den samme virkning, som om den blev udsendt i titusinder af år.
”Den tidsplan, som udbruddet opstod, har en stor effekt,” siger Bowring.
Hælder mod udryddelse
For at bestemme, hvor længe de vulkanudbrud varede, kombinerede gruppen to dateringsteknikker: astrokronologi og geokronologi.
Førstnævnte er en teknik, der forbinder sedimentære lag i klipper til ændringer i jordens hældning.
I årtier har forskere observeret, at Jordens orientering ændres i regelmæssige cyklusser som et resultat af tyngdekræfter, der udøves af naboplaneter.
Jordens akse vippes ved regelmæssige cyklusser og vender tilbage til sin originale hældning hvert 26.000 år. Sådanne orbitalvariationer ændrer mængden af solstråling, der når jordoverfladen, hvilket igen har en indflydelse på klodens klima, kendt som Milankovich-cyklusser.
Denne konjunkturændring i klimaet kan ses i de typer sedimenter, der er afsat i jordskorpen.
Forskere kan bestemme en klippealder ved først at identificere cykliske variationer i afsætning af sedimenter i rolige vandmasser, såsom dybe oceaner eller store søer.
En sedimentcyklus svarer til en cyklus med Jordens hældning, etableret som en kendt periode i år.
Ved at se, hvor en klippe ligger i disse sedimentære lag, kan forskere få en god idé om, hvor gammel den er. For at få præcise skøn har forskere udviklet matematiske modeller til at bestemme Jordens hældning over millioner af år.
Bowring siger, at teknikken er god til direkte datering af klipper op til 35 millioner år gammel, men ud over det er det uklart, hvor pålidelig teknikken er.
Han og kolleger brugte astrokronologi til at estimere alderen på de sedimentære klipper og testede derefter disse estimater mod høj præcisionsdatoer fra 200 millioner år gamle klipper i Nordamerika og Marokko.
Geologerne brækkede klippeprøver fra hinanden for at isolere små krystaller kendt som zirkoner, som de analyserede for at bestemme forholdet mellem uran og bly.
Teknikken gjorde det muligt for teamet at datere klipperne til inden for cirka 30.000 år - en præcis måling i geologiske termer.
Sammensat gav geokronologiteknologierne og astrokronologiteknologierne geologer præcise skøn for begyndelsen af vulkanisme for 200 millioner år siden.
Teknikkerne afslørede tre udbrud af magmatisk aktivitet over 40.000 år - en kort periode, hvor massive mængder kuldioxid og andre gasemissioner kan have drastisk ændret Jordens klima.
Mens beviset hidtil er det stærkeste for at forbinde vulkanaktivitet med den endtriasiske udryddelse, siger Bowring, at der kan gøres mere arbejde.
”CAMP-provinsen strækker sig fra Nova Scotia helt til Brasilien og Vestafrika,” siger han. ”Jeg dør for at vide, om disse er nøjagtigt i samme alder.”
Via NSF