Пангея: Когда Земля чуть не избавилась от жизни

Крупнейшее вымирание в истории планеты, возможно, было связано с формированием суперконтинента Пангея. Причиной катастрофы могли стать процессы, протекавшие глубоко в его недрах.

Примерно 252 млн лет назад жизнь на Земле едва не исчезла. Свыше 90% морских и 70% сухопутных видов вымерли. Деревья, травы, рептилии, рыбы, насекомые, микроорганизмы — всех коснулось это бедствие.

Так закончился пермский период и начался триасовый, а вместе с ним — мезозойская эра и расцвет динозавров. 186 млн лет спустя последние погибли во время мелпалеогенового вымирания, и большинство учёных склоняется к тому, что причиной послужили падение гигантского метеорита (возможно, не одного) и продолжительные извержения огромных вулканов (возможно, из-за падения метеорита). Почему произошло массовое пермское вымирание — на этот счёт консенсуса пока нет.

Учёные обнаружили немало ключей к разгадке, но окончательный вердикт заставляет себя ждать. Пока твёрдо установлено только то, что и на суше, и в море произошли серьёзные изменения. Уровень кислорода в океане понизился, и многим организмам стало трудно жить. Напротив, содержание углекислого газа и метана оказалось необычайно высоким, развернулось сильное глобальное потепление. Шли кислотные дожди, и в морях растворялись коралловые рифы. Земля превратилась в знойную сухую пустыню, остатки растительности гибли в результате пожаров. Климат резко шарахался то в одну, то в другую сторону, и многие виды не успевали приспособиться к переменам.

Примерно тогда же произошло извержение двух гигантских вулканов — на юге Китая (260 млн лет назад) и на севере России (251 млн лет назад). Очевидно, это привело к попаданию в атмосферу огромных объёмов углекислого газа и, следовательно, к парниковому эффекту и глобальному потеплению, а попутно и к подкислению океана, погубившему множество организмов. Недавнее моделирование показало, что в Северном полушарии pH дождей достиг отметки 2,0 — показателя лимонного сока. Одновременно было выброшено катастрофически много метана — ещё одного мощного парникового газа.

Некоторые учёные полагают, что драма начала разворачиваться ещё до этого. Резкое падение уровня моря не могло не перетасовать морские течения и розу ветров, результатом чего тоже должно было стать изменение климата.

Каким же образом свести всё это в единую картину?

Свой ответ предлагают сотрудники Китайского университета наук о Земле Инь Хунфу и Сун Хайцзюнь. По их мнению, всё пришло в движение за 50 млн лет до кульминации.

Вот как это было.

Примерно 300 млн лет назад, в начале пермского периода, вся суша планеты собралась в единый суперконтинент Пангея, и все моря Земли образовали мировой океан Панталасса.

Формирование Пангеи привело к тому, что горы стали выше, а океан — глубже. Согласно принципу равновесия, гигантский континент должен обладать более толстой корой по сравнению с разрозненными материками, а океан — более тонкой. Суша лишилась многих запасов воды, и мелководья стали встречаться гораздо реже, что нанесло ущерб биоразнообразию. Стали другими морские течения и роза ветров, климат изменился. Внутренние районы гигантского континента высохли, обратившись в пустыню, лишённую растительности.

В дополнение к этому глубоко под землёй тоже было неспокойно. Когда литосферные плиты соединились, одни зашли под другие и погрузились в мантию. Этот материал, поскольку был сравнительно холодным и плотным, мог дойти до самого ядра, о чём свидетельствует инверсия магнитного поля Земли (геомагнитная инверсия Иллаварра), случившаяся примерно в то же время.

Накопление холодного материала близ земного ядра затем могло привести к формированию крупного мантийного плюма (путём термоконвекции). Этот суперплюм со временем достиг поверхности в два приёма, что и привело к извержению двух гигантских вулканов.

Но далеко не все учёные готовы признать, что формирование Пангеи сыграло какую-то роль в вымирании. Одни считают, что она образовалась слишком рано, а вымирание случилось чересчур быстро, оттого связать одно с другим никак не получается. Другие не думают, что изменение уровня моря сыграло роль в исчезновении видов. «Я не согласен со всеми предложенными тут связями, — говорит Пол Уигнэл из Лидсского университета (Великобритания). — Отступление моря достигло своего максимума задолго до массового вымирания — и поэтому едва ли может рассматриваться в числе его факторов».

Что до других факторов, то многие учёные, кажется, достигли консенсуса. «Статья на самом деле не предлагает ничего нового, просто даёт обзор основных факторов, — добавляет г-н Уигнэл. — Почти все, в том числе я, ставят на вулканизм».

Но основная мысль статьи, по-видимому, заключается в том, что и формирование Пангеи, и извержения вулканов были вызваны процессами, протекавшими в недрах Земли, и поэтому они могут быть связаны, хотя одно случилось задолго до другого. Связь между интерьером планеты, её поверхностью и эволюцией жизни — важная тема науки о Земле и нуждается в дальнейшем изучении, пишут авторы.

Они признают, что высказанные ими замечания — всего лишь гипотеза, и завершают статью строками древнекитайского поэта Цюй Юаня: «Длинна дорога, но искать продолжу».

Результаты исследования опубликованы в журнале Science China, Earth Sciences.

Подготовлено по материалам Astrobiology Magazine.