III.Katastrofos. “Ugnies“ planeta

Nuo Žemės planetos formavimosi pradžios prieš 4,5 mlrd metų, jai teko pergyventi serijas globalių katastrofų. 250 mln metų atgal eilė galingiausių ugnikalnių vos nesunaikino visą Žemės gyvybę. Tai buvo pats didžiausias gyvūnų išmirimas Žemės istorijoje. Bet be šios katastrofos žmonija čia niekada negyventų. Šita istorija – tai ugnies planetos istorija.
Sunku įsisąmoninti tokį grandiozinį laiko tarpą ir grandiozinius įvykius. Kad geriau parodyti įvykių perspektyvą, galim visą gausią Žemės istoriją iki dabar suspausti į 24 val paros laikrodžio laiką.
Tokiu būdu 10 val 40 min vakaro, arba 250 mln metų atgal visos gyvybės rūšys mūsų planetoje atsidūrė ant išmirimo ribos. Tai buvo Permo periodas. Tai buvo mirtinos, viską naikinančios grandininės reakcijos laikas. 95% visų augalų ir gyvūnų, jūrose ir žemynuose dingo visiems laikams. Tai buvo toks dramatinis procesas, koks tik galėjo įvykti gyvybės istorijoje, tuo pačiu pakeitęs evoliucijos procesą. Mes gyvuojam dėka tų 5% likusių gyvų organizmų ir augalų, prisitaikusių ar pergyvenusių tą didžiulę kaitrą.
Kas atsitiko ir kodėl ? Tai paslaptis, kuri jaudina mokslininkus ir kurie pusė amžiaus atgal aptiko tų laikų pėdsakus. Tai būtina sužinoti, kad geriau suprasti gyvybės evoliuciją.
Pietų Afrikos įduboje Karl buvo analizuojamos gyvūnų, gyvenusių dar prieš dinozaurus  liekanos. Čia egzistavo pilnai stabili ekosistema. Nedideli mintantys augalais gyvūnai – diiktadonai . Lygumose ganėsi karvės dydžio žolėdžiai – dicinodonai.
Virš 150 mln metų iki terenozauro  gyveno mėsėdis plėšrūnas gorgonopsas. Ir visi jie išnyko. Kas juos nužudė ?
Aukščiau minėtos Afrikos įdubos nuogulinės uolienos atskleidžia paslaptį. Apatiniuose sluoksniuose žalios ir mėlynai pilkos uolienos, kas charakterizuoja labai drėgną klimatą. Bet aukščiau visiškai kitas vaizdas. Uolienos raudonos, kas patvirtina, kad įvyko staigus atšilimas ir sausra. Taip pat čia jau neberandama gyvybės pėdsakų. Tokia raudona mirtina zona randama visame pasaulyje. Tai patvirtina globalų kataklizmą, kai temperatūra pakilo 20 laipsnių.

Prieš 250 mln metų įvykęs temperatūros šuolis pakeitė evoliucijos eigą mūsų planetoje. Tokį kataklizmą galėjo iššaukti tik kažkoks ypatingas įvykis ar procesas, tik kažkas nežemiško. Gal asteroidas kuris pakėlė į atmosferą 7 milijardus tonų dulkių, kurios uždengė saulę, sunaikino augalus ir privedė prie mitybos grandinės  kolapso  ir sekusio gyvūnų išmirimo. Tai galėjo trukti dešimtmečius. Bet tų laikų akmenys pasakoja ką kitą. Masinio išmirimo laikų grenlandijos akmenų tyrimas parodė kad išmirimas įvyko ir sausumoje ir jūrose, bei davė daug aiškesnį ir detalesnį vaizdą kas atsitiko. Asteroido atveju išmirimas turėjo įvykti keletos dienų ar savaičių laikotarpyje. Tačiau iš tikrųjų tai įvyko palaipsniui 100 tūkst. metų bėgyje. Per ilgai, kad tai būtų meteoritas. Išmirimo priežastimi turėjo būti kas tai kitkas. Geologai įsitikinę, kad katastrofa įvyko giliai po žeme. Vulkanai  – įpatigos griaunančios jegos gamtos reiškinys. Jie neįsivaizduojamos galios pasisėmę planetos viduje, iššauna išlydytą akmens masę ir toksines dujas aukštai į atmosferą.
1975 metais Rusijoje vulano Tolbačik  pelenų stulpas buvo toks didelis, kad buvo lengvai pastebimas iš kosmoso. Tačiau 250 mln metų atgal išsiveržimai buvo daug galingesni. Pasekmių pėdsakai randasi rytų Rusijoje – Sibire. Tai taip vadinami Sibiro trapai , tokie esantys tik čia, nes didžiausi per visą Žemės geologinę istoriją. Susiformavo iš Jūros dydžio – milijonų kūbinių metrų magmos. Toks išsiveržimas vadinamas plynaukštės-bazaltiniu  arba vulkanine plynaukšte. Tokiu būdu išsiliejusios lavos plotas buvo JAV  ploto ir apie pusantro km storio.
Dabar Islandija  yra pati aktyviausia geologinė vieta pasaulyje. Palyginus nežymus 8 mėn trukęs 1783 metų bazaltinis išsiveržimas čia suformavo atitinkamą plynaukštę. 27 km ilgio krateris mėtė į 1200 metrų aukštį lavos fontanus. Bet tai smulkmena palyginus su buvusiu Sibiro išsiveržimu. Lava palyginus netoli slenka, pelenai toliau skrenda, bet visų didžiausius pakenkimus gyvybei daro išsiveržusios dujos. Didelis ir mirtinas anglies dvideginio kiekis, atmosferos drėgmėje ištirpusi sieros rūgštis ir rūgštiniai lietūs  graužia beveik visas gyvybės formas ir maisto grandinė nutrūksta. Dalis sieros rūgšties smulkių lašelių pasilieka atmosferoje, atspindi saulės spindulius ir atšaldo planetos paviršių. Po karščio seka šaltis. Tokiu būdu Sibiro trapai formavosi beveik pusė milijono metų ir padengė 5 mln kv. km plotą. Tai 200 tūkst kartų daugiau negu 1783 m Islandijos išsiveržimo metu.

Grenlandijos akmenys rodo kad visų pirma pasikeitė augalų struktūra. Įsibėgėjo mutacijos  siekiant prisitaikyti prie kintančio klimato. Augalų lapai sugeria anglies dvideginį per apačioje lapo esančias poras. Kadangi šių dujų buvo labai daug, suakmenėjusiuose tų laikų lapuose rastas žymus tų porų sumažėjimas. Dėl to pačio anglies dvideginio padidėjimo 20 kartų daugiau negu dabar yra, įvyko globalus atmosferos šilumos šuolis. O tai iššaukė lietaus zonų pokyčius. Pusiaujo  zonose sumažėjo lietaus. Klestintys Afrikos pelkėti laukai virto nevaisinga dykuma. Bet tai dar ne viskas. Nukentėjo ir okeanų augalija bei gyvūnija. Grenlandijos akmenys su gražiais auksu spindinčiais kristalais rodo, kad vandenyne nebuvo deguonies ir susiformavo spindintis peritas. Taigi išaiškėjo kad deguonies nebuvimas okeanų vandenyje iššaukė vandens gyvybės žūtį. Bet kodėl tiek daug gyvybės išmirė ? Gylumoje išsivystė purpurinės  spalvos bakterijos, gyvenančios kur nėra deguonies ir išskiriančios sieros vandenilį, o jo dėka susiformavo kvepiantis supuvusiais kiaušiniais ružavas vanduo ir peritas. Toks vanduo – nuodai visoms deguonimi kvėpuojančioms gyvybės rūšims.
Koks galingas ir globalus procesas galėjo pašalinti deguonį iš didžiulių okeanų ? Turėjo sustoti vandens cirkuliacija. O ji vandenynuose sustojo dėl Sibiro trapų bei atmosferos ir vandens įkaitimo apie 10 laipsnių. Tai nužudė trečdalį gyvybės. To neužtenka, dar vandenynų dugne liko žudikas kuris nužudė likusią gyvybės dalį.

Per 5 tūkst metų išmirė 70% visos gyvybės. Dar viena išmirimo banga su temperatūros padidėjimu įvyko dėl metano  – 20 kartų galingiau veikiančio šiltnamio efektui negu anglies dvideginis.
Giliai vandenynuose, mažiausiai išnagrinėtose vietose glūdi dideli klodai metano hidrato . Tai vandenyno dugne užšaldytos dujos. Dabartiniu laiku yra apie 3 milijardus tonų šios medžiagos. Jis labai jautrus šilumai. Keliu laipsnių atšilimas gali išprovokuoti metano išlaisvinimą, ir galingo šiltnamio efekto grandininę reakciją. Tai ir atsitiko antrojoje išmirimo bangoje 250 mln metų atgal. Bendroje sumoje temperatūra padidėjo 20 laipsnių. Adaptuotis tokiomis sąlygomis dauguma gyvybės rūšių negalėjo.

Visos evoliucijos perspektyvoje tai buvo tik pradžia. Vienos rūšys išmirė, tačiau kai kurios rūšys gavo šansą užimti jų vietą. Tai nedidelės gyvūnų rūšys gyvenančios žemės urvuose – Cinodontai . Jie buvo skanėstas garganopsams, kurie išmirė. O deginantis karštis urvus sunkiai pasiekia. Požeminės šaknys ir gumbai aprūpindavo maistu ir skysčiais. Pietų Afrikos įduboje Karl paleontologai  padarė svarbų atradimą. Rado Cinodonto liekanas, kurie evoliucijos  eigoje vienoje iš šakų išsivystė į žinduolius . Yra už ką dėkoti cinadontams. Jei jie neišgyventų tai nebūtų žinduolių ir tikriausiai nebūtų mūsų.
Tokiu būdu ketvirtis milijardo metų atgal išgyveno tik keletas ekosistemų ir keletas gyvūnų rūšių. Vienok tokia katastrofa gali įvykti vėl. Išsiveržimai kaip Islandijoje 1783 metais, įvyksta maždaug kas 20 tūkstančių metų. O panašiai kaip Sibiro trapai – dar rečiau, kas keletą ar keliolika milijonų metų, bet vis tik atsitinka. Sunku pripažinti kad gali įvykti toks viską griaunantis išsiveržimas. Ir žmonijai su visomis šiuolaikinėmis technologijomis nėra kuo apsiginti. O be to dar gali grėsti ne tik gamtiniai reiškiniai, bet ir žmonijos sukurta nuosava ekosistema. Žmonijos veiklos rezultate išmetamas anglies dvideginis katastrofiškai veikia mūsų ekosistemą. Mes potencialiai galim išmesti 2 ar 3 tūkstančius gigatonų anglies dvideginio per sekančius pora šimtų metų. Sibiro trapai išmetė panašų kiekį per tūkstančius ar milijoną metų. Dėl to baisu pagalvojus kad gali atsitikti panaši katastrofa. Mūsų atmosfera jau šyla. Mokslininkai perspėja kad netolimoje ateityje gali įvykti grandininė atšilimo reakcija kaip buvo praeityje. Įvertinant tokį žmonijos teršimo mastą ir kad didžiuliai klodai metano (hidrato formoje) guli vandenynų dugne – tokio masto mūsų išprovokuota katastrofa pilnai reali. Lieka klausimas – kap greitai ji gali įvykti?

Geologinė (tradicinė) laiko skalė

Geologinė laiko skalė
Geologic Clock with events and periods

Catastrophe TV series

Evoliucija

Evolutionwiki

#04 – Klimato kolapsas.

Sekantis pasaulio pabaigos scenarijus ne teorinis, o iš tikro tikėtinas.
1909 m sausis. Antarktidoje vasara. Ernestas Šakletonas , žinomas poliarinis tyrinėtojas atsisakė bandymo pasiekti pietų polių. Kelyje atgal į bazinę stovyklą jis aptiko tai, kas iš pagrindų pakeitė požiūrį į ledinį kontinentą. Tai buvo ledinis suakmenėjęs medienos gabalas. Taip pat uolienoje rado kitus aiškius augalų atspaudus. Vienintelis šios mįslės atsakymas galėjo būti kad kažkada čia augo tropinis miškas.
Dabar patikimai nustatyta, kad Žemės klimatas pastoviai keičiasi. Buvo periodai, kai visas paviršius apšaldavo, būdavo ir šiltųjų periodų, kai nuo karščio pusiaujo biologinė įvairovė nuskursdavo ir persislinkdavo į poliarines sritis. Dabartiniu laiku mes pergyvename naują visuotinį atšilimą, kurį išprovokavo žmogaus veikla. Mes su visa gyvunija ir augalija dabar žaidžiame rizikingą žaidimą su gyvybės įvairovės aprūpinimo galimybėmis gamtoje. Tik nežinome kiek laiko liko iki negrįžtamų padarinių kai jau bus vėlu – 10 metų ar 100 metų. Kiek dar yra gamtinių rezervų. Visi klimatologai sutinka kad globalinio atšilimo požymiai labai akivaizdūs. Pavyzdžiui visiškai aišku, kad grenlandijos ledynai traukiasi, bet gal tik po 20 ar 50 metų mes suprasime, kad tai buvo negrįžtamas, laiku nesustabdytas procesas.

Iki istorinių epochų analizė  rodo kad mes galime patirti staigų temperatūros šuolį. 55 mln metų atgal Žemė buvo patirusi tokį temperatūros šuolį, kokį dabar provokuoja atmosferos užterštumas CO2. Dar didesnę įtaką šiltnamio efektui daro išsiskiriantis metanas, kuris ir buvo kaltininkas 55 mln m atgal. Ir dabar gali taip atsitikti, nes vandenynų dugne bei sibiro tundroje yra daug užkonservuoto metano kietame pavidale, kurį laiko įšalas, o šiltėjant aplinkai gali išsiveržti į paviršių ir iššaukti grandininę atšilimo reakciją. Iki industrializacijos 150 metų atgal 1 mln molekulių oro, angles dioksido buvo 270, o šiandien jau beveik 50% daugiau – 390. Esant tokiam augimui, iki amžiaus galo pasieksim 800 – 1000 koncentraciją – klimatas atšils nuo 4 iki 8 laipsnių ir dėl ledynų tirpsmo vandenyno lygis pakils nuo 5 iki 10 metrų. Daug dažnesni ir stipresni bus uraganiniai vėjai, potvyniai, gaisrai, išnyks kaikurie gyvūnai, po vandeniu atsidurs Venecija ir t.t. O išsilaisvinęs metanas dar du kart tiek pakels temperatūrą. Bet ar prives šie kataklizmai prie žmonijos žūties ? Gal yra galimybė atspindėti dalį saulės šilumos ar panaudoti kitus geoinžinierijos  metodus ? Tačiau kai žmogus įsiterpia į kokius nors sudėtingus, ne iki galo žinomus gamtos procesus, dažnai būna neįvertinti šalutiniai veiksniai, kurie savo ruožtu gali pakenkti kitais kataklizmais. Ar nebus ligos gydymas blogiau už pačią ligą kaip kartais būna ? Tokiu būdu beliks tik tas vienintelis metodas, kurį pritaikė Žemės gyvybė prieš 55 mln metų. Persikelti į Antarktidą.
Šio scenarijaus tikimybė yra aukštesnė nei supervulkano išsiveržimas ar atliekami fizikiniai eksperimentai ar kiti anksčiau aprašyti pavojai. Dėl to klimatinis kolapsas priskirtas 4 vietai iš 10.

Ledynmečiai ir klimatas

Žr. kitus šios serijos straipsnius.
10 Ways to End the World 2011

Ledynmečiai ir klimatas

Per visą Žemės istoriją buvo mažiausiai keturi ledynmečiai. Pats pirmasis ir daugiau hipotetinis įvyko prieš 2300-2700 mln. metų ankstyvame proterozojuje.

Kitas ledynmetis, galbūt pats didžiausias, įvyko prieš 600-800 mln. metų (kriogenio periodas). Tuometinis superkontinentas Rodinija buvo uždengtas storu ledo sluoksniu, užšalo vandenynai. Šis Žemės vystymosi etapas dar vadinamas sniego gniūžtės etapu (pagal panašumą į sniego gniūžtę). Tesėsi apie 25 mln. metų, ledo sluoksnis siekė iki 2000m. Išeiti iš šios būsenos pavyko vulkanų pagalba, dėl padidėjusio anglies dvideginio. Tuomet per 3 mln. metų iš išlikusiu vienaląsčių išsivystė daugialąsčiai, kurie savo ruožtu išaugino atmosferos deguonies kiekį nuo 1% iki 30% ir įvyko gyvybės šuolis.

Kiek mažesnis ledynmetis vyko vėlyvojo ordoviko metu prieš 430–460 mln. metų. Didesni poliariniai ledynai buvo karbono ir ankstyvojo permo metu prieš 260-350 mln. metų.

Prieš 250 mln. metų baigėsi Sibiro vešlios augalijos ir akmens anglies klodų formavimosi periodas, nes gelmėse susiformavo branduolyje kaitintos magmos klodas, kuris išsiveržė į paviršių labai plačiu mastu, liejosi milijoną metų ir suformavo Sibiro plynaukštę. Lavų anglies dvideginis ir anglies klodų metanas apnuodijo žemės atmosferą bei vandenynus ir prasidėjo šiltnamio efektas, kuris nužudė beveik visą gyvūniją ir augaliją.

55 mln. metų atgal vandenynai atšilo ir iš jų dugno išsiskyrė ten užkonservuotas metanas, kuris dar labiau padidino šiltnamio efektą.
Tačiau prieš 50 mln. metų dėl kontinentų susigrūdimo iškilo Himalajų kalnai, kurie savo lietaus plaunamomis uolienomis sumažino anglies dvideginio kiekį.

Paskutinis ledynmetis pasibaigė daugmaž prieš 15 000 – 10 000 metų.

Geologai teigia, kad Himalajai toliau auga, nes Indija lenda po Azija jau 50 mln metų. Himalajų akmenys sugeria anglies dvideginį ir šaldo pasaulį. Dėlto buvo paskutinis ledynmetis prieš 2,5 mln metų. Pastebėtas dėsningumas, kad Himalajų augimas 50 mln metų laikotarpyje sutampa su pasaulio temperatūros mažėjimu.

Prieš 2 mln. metų susiformavo didžiuliai ledynai šiaurės Amerikoje, kurie tai užsitraukdavo tai atsitraukdavo.

3 – 4 km storio ledo sluoksnio ištirpimas galėjo pakelti vandenyno lygį apie 120 m.

Žr. priešistorės eros amžiai su paskutinio ledynmečio Europos ir Artimųjų Rytų žemėlapiu

Tūkstantmečiais vykusio temperatūros kitimo duomenų įvairių šaltinių grafikas:

Aiškiai matomas mažasis ledynmetis apie 1600 metus.

O štai temperatūros, anglies dvideginio ir dulkių koncentracijos kitimas tūkstantmečių bėgyje:

Ir temperatūros kitimai milijonų metų bėgyje:

Šiame grafike aiškiai matyti :
34 mln.m.atgal – Antarktidos ledyno gimimas;
25 mln.m.atgal – Antarktidos ledyno sumažėjimas;
13 mln.m.atgal – Antarktidos ledyno pakartotinas didėjimas;
apie 3 mln.m.atgal – pleistoceno ledynmečio pradžia, kai tai pasidengia, tai ištirpsta ledynais šiaurės pusrutulio dalis.

Anglies dvideginio koncentracijos mln.metų bėgyje:

Šių grafikų failai paimti iš Wikipedijos.