Masseutryddelse skyldes trolig at vulkanske CO2-utslipp førte til drepende høye temperaturer

Over 80 prosent av alle arter døde ut under det som kalles perm-trias-utryddelsen for 252 millioner år siden, ifølge Store norske leksikon. Masseutryddelsen fant sted i overgangen mellom tidsperiodene perm og trias og er den største utryddelsen som har rammet livet på jorda.

– I en periode var hele planeten overopphetet, og det har sannsynligvis bidratt til dette store tapet av liv på planeten vår, sier professor Wolfram M. Kürschner ved Universitetet i Oslo.

I forskermiljøet har det vært diskusjoner om hva som utløste denne masseutryddelsen. En studie Kürschner har vært med på, og som publiseres i PNAS denne uken, viser at en voldsom og rask økning i CO₂ fra vulkansk aktivitet kan ha påvirket klimaet og dermed økosystemet både i havet og på land.

– I et par år har vi hatt gode bevis for en dramatisk temperaturstigning forbundet med masseutryddelsen, men vi har bare en begrenset forståelse av årsakene til temperaturøkningen, sier Kürschner til Titan.uio.no.

– Inntil nå har det vært vanskelig å finne ut hvor karbonet kom fra, hvor mye det var og hvor fort det ble sluppet ut i atmosfæren. Våre nye modellberegninger antyder at karbonet hovedsakelig var av vulkansk opprinnelse, sier han.

Karbonisotoper

For å komme nærmere et svar på hvilke kilder karbonet stammer fra, har forskerne studert fordelingen av ulike karbonisotoper. Ulike isotoper har ulikt antall nøytroner i kjernen, selv om alle har seks protoner.

– Forskjellige kilder har svært forskjellige karbonisotop-signaturer, forklarer Kürschner.

Derfor har de undersøkt organisk materiale, som altså inneholder karbon, som ble fanget i sedimentære bergarter på samme tidsrom som perm-trias-utryddelsen. Utenfor Finnmark har de boret opp 20–30 meter dype «rør» med stein.

– Ut fra plasseringen i denne kjernen og ved å ta hensyn til periodiske endringer i de fysiske egenskapene til sedimentene knyttet til forandringer i jordas bane rundt sola og jordas rotasjonsakse, det som kalles Milanković-sykluser, kan vi si hvor gamle de er, sier Kürschner.

Deretter må steinen knuses før de kan hente ut organisk materiale som blant annet består av rester av fossile alger og planter. Herfra trekker de ut én bestemt organisk forbindelse, nemlig lipider, en fellesbetegnelse for fettstoffer og fettlignende stoffer, som de så kan bruke til å kvantifisere sammensetningen av karbonisotoper.

– Dette er utrolig komplisert fordi det kommer ulike signaler fra for eksempel karbohydrater, lipider og lignin. Trikset vi har brukt, er å hente ut bare lipider. Da ekskluderer vi den variasjonen som oppstår når vi har en blanding av ulike karbonkilder, sier Kürschner.

Det er ikke tilfeldig at forskerne har hentet lipider nettopp fra havbunnen utenfor Finnmark. Lipider kan nemlig endre seg hvis de blir varmet opp, men dette er et av de få stedene i verden hvor miljøet i sedimentene har vært stabilt nok til at lipidene ikke har endret seg i særlig grad.

Jordsystemmodell

Siden det ikke er mulig å reise tilbake i tid for å måle direkte hva som foregikk, har forskerne puttet all denne informasjonen inn i en jordsystemmodell. En slik modell simulerer alle forhold som kan ha påvirket klimaet på jorda.

Kürschner og Co. har dessuten forbedret den med ferske studier av surhetsgraden i havet basert på analyser av isotoper av grunnstoffet bor.

– Våre beregninger viser at to store bølger av vulkansk CO₂ var hovedårsaken til økningen i CO₂ i atmosfæren, fra omtrent 400 ppmv (milliondel av totalvolumet) til omtrent 10 000 ppmv, og dermed for den dramatiske temperaturstigningen mot slutten av perm-trias-utryddelsen, sier Kürschner.

Den sjette masseutryddelsen og endringer i jordens klima

Menneskets tilstedeværelse på jorda har bidratt til et stort tap biologisk mangfold. Noen kaller det for «den sjette masseutryddelsen». Klimaendringer spiller en viktig rolle, men også for eksempel miljøforurensning og nedhogging av regnskoger.

Kürschner mener det som skjedde for mer enn 250 millioner år siden, er svært relevant for dagens klimaendringer, til tross for at det ligger langt tilbake i den geologiske fortiden og hadde et annet omfang.

– Denne hendelsen i den geologiske historien kan brukes til bedre å forstå effekten av de nåværende menneskeskapte klimaendringene, eller som vi geologer sier: Fortiden er nøkkelen for å forstå fremtiden.

Selv om vi slutter å bruke fossilt brensel nå, vil økningen av CO₂ i atmosfæren fortsette de neste tiårene før det flater ut.

– Dette har innvirkning allerede på vårt nåværende klima, slik vi har sett i sommer med ekstreme værforhold, for eksempel kraftig nedbør og flom i Tyskland, Belgia og Nederland, og den ekstreme varmen og tørken i Sør-Europa.

– Effektene vil ikke være av en så ekstrem art som for 250 millioner år siden, men det vil absolutt påvirke klimaet og økosystemene på planeten vår, sier Kürschner.

Vitenskapelig artikkel:
Ying Cui, Mingsong Li, Elsbeth E. van Soelen, Francien Peterse & Wolfram M. Kürschner: Massive and rapid predominantly volcanic CO2 emission during the end-Permian mass extinction. PNAS, september 2021.

Tekst: Eivind Torgersen/Titan.uio.no