استنفاد الأوزون نتيجة البراكين ساهم في الانقراض الجماعي في العصر البرمي

مفهوم الانقراض الجماعي المميت الذي يلحق الدمار بالأنظمة البيئية للأرض منذ ملايين السنين هو أمر أذهل الجمهور والعلماء على حد سواء لعقود من الزمن.

حدد منشور رائد لجاك سيبكوسكي وديفيد راوب في عام 1982 أحداث الانقراض “الخمسة الكبار” عبر التاريخ الجيولوجي للكوكب، والتي تم تعريفها على أنها نهاية العصر الأوردوفيشي (منذ حوالي 444–445 مليون سنة، ما)، والديفوني المتأخر (حوالي 359– 372 مليون سنة)، نهاية العصر البرمي (~252 مليون سنة)، نهاية العصر الترياسي (~201 مليون سنة) ونهاية العصر الطباشيري (~66 مليون سنة). ويعتبر حدث نهاية العصر البرمي أكبر هذه الأزمات الحيوية.

خلال هذه الكارثة، تشير التقديرات إلى أن حوالي 81% من جميع الأنواع البحرية وحوالي 70% من أنواع الفقاريات الأرضية قد انقرضت. ولكن لم تكن الحيوانات فقط هي التي تأثرت بهذا الحدث، حيث شهدت النباتات البرية أيضًا طفرات وتدميرًا كبيرًا.

البراكين المتفجرة في المقاطعة البركانية الكبرى في سيبيريا، والتي تغطي ما يقدر بـ 7,000,000 كيلومتر مربع ، يتضح من رواسب تدفق الحمم البركانية الضخمة ويُفترض أنها السبب الأكثر ترجيحًا للانقراض الجماعي في نهاية العصر البرمي. وقد تسبب هذا في مجموعة واسعة من الآثار الضارة، مثل نقص الأكسجين في المحيطات، والتسمم بكبريتيد الهيدروجين، والأمطار الحمضية، واستنفاد الأوزون، والاحتباس الحراري.

العلاقة بين البراكين التي تلحق الضرر بطبقة الأوزون وزيادة تشعيع الأرض

بحث جديد نُشر في مجلة الجيولوجيا الكيميائية قد بحث في العلاقة بين البراكين التي تلحق الضرر بطبقة الأوزون وزيادة تشعيع الأرض، مما يؤدي بالتالي إلى عدد كبير من التغيرات التي لا رجعة فيها في جميع أنحاء الكوكب.

قام الدكتور روكاو لي، باحث ما بعد الدكتوراه في جامعة نانجينغ بالصين، وزملاؤه بدراسة البيريت من طبقات الرماد في قسم ميشان بجنوب الصين، لقياس نظائر الكبريت وفهم تأثير انبعاثات ثاني أكسيد الكبريت من البراكين على الأوزون الستراتوسفيري.

وللقيام بذلك، استخدم فريق البحث قياس الطيف الكتلي الأيوني الثانوي للكشف عن وجود ثلاثة نظائر للكبريت (الكبريت 33، والكبريت 34، والكبريت 36) في حبيبات البيريت المجهرية (10-30 ميكرومتر).

تغيرًا إيجابيًا واضحًا

حدد العلماء تغيرًا إيجابيًا واضحًا قدره +0.30 ‰ إلى +0.94 ‰ في نظائر الكبريت المستقلة عن الكتلة (MIF-S) في طبقة من قسم الدراسة تقع على بعد بضعة سنتيمترات أسفل الطبقة المحددة لنهاية العصر البرمي، حيث يوجد زيادة متزامنة في وفرة طبقات الرماد، ومع ذلك، في الطبقة المخصصة لقسم ونقطة النموذج الطبقي العالمي (GSSP) لحدود العصر البرمي الترياسي، لا توجد إشارة MIF-S مميزة.

لاحظ الدكتور لي وزملاؤه، أنه نادرًا ما تم العثور على مثل هذا التغيير الكبير في الصخور التي يقل عمرها عن 2 مليار سنة، وذلك بسبب الزيادة التدريجية في ميزانية الأكسجين على الكوكب وتكوين الأوزون عبر الزمن، مما أثر في النهاية على أكسدة الكبريت.

تتعلق العملية التي ربما أدت بها الانبعاثات البركانية إلى هذه الكارثة الكوكبية بالتحلل الضوئي (انهيار الجزيء بسبب امتصاص الضوء) لثاني أكسيد الكبريت بواسطة الأشعة فوق البنفسجية.

وبمجرد أن عطلت البراكين المتفجرة طبقة الأوزون ودخلت طبقة الستراتوسفير، كان هناك عدد أقل من جزيئات الأكسجين التي تحجب الأشعة فوق البنفسجية الشمسية الواردة، مما أدى إلى تحويل جزيئات ثاني أكسيد الكبريت إلى هباء كبريتات MIF-S، والتي تم نقلها من الأرض إلى المحيطات.

وقد تم دعم هذا بالفعل من خلال النمذجة التي اقترحت انخفاضًا من 30% من الأكسجين الجوي في دهر الحياة (بداية ~ 538 مليون سنة) إلى نصف ذلك بحلول نهاية العصر البرمي.

مزيج كارثي للبقاء على قيد الحياة

يقترح الدكتور لي وزملاؤه، أن البكتيريا التي تقلل الكبريتات في المحيط تقوم بعد ذلك بتحويل الجزيئات الحافظة لـ MIF-S إلى كبريتيد الهيدروجين، مما يجعل العالم البحري كبريتيدًا وناقصًا للأكسجين، وهو مزيج كارثي للبقاء على قيد الحياة.

ومع تعرض الكائنات الأرضية للأشعة فوق البنفسجية عالية الكثافة على الأرض وتأثر منتجي الأكسجين في المنطقة الضوئية الضحلة من البحر سلبًا، فمن الممكن أن يتم ترشيح ذلك عبر عمود الماء مع انخفاض إمدادات الأكسجين. في نهاية المطاف، لم يكن هناك مفر على الأرض من التأثيرات الضارة لتدمير طبقة الأوزون.

ورغم أن المخاوف بشأن استنفاد الأوزون في العقود الأخيرة لم تكن على نفس النطاق المدمر، إلا أن المخاوف بشأن استنفاد الأوزون في العقود الأخيرة كانت لها عواقب حقيقية للغاية على الكائنات الأرضية والبحرية على كوكبنا، فضلا عن البشر.