Cercetătorii de la Universitatea din Illinois au emis ipoteza că explozia unei supernove ar fi putut declanșa extincția în masă de la sfârșitul Devonianului, în urmă cu 359 de milioane de ani. Imediat după supernovă, viața ar fi fost supusă unui bombardament cu raze X, radiații ultraviolete și raze gamma. Apoi, resturile supernovei ar fi creat raze cosmice, care ar fi supus planeta unui flux continuu de radiații. Aceasta ar fi dus la reducerea stratului de ozon din stratosferă, cu un impact asupra biodiversității globale pe o perioadă de sute de mii de ani. Așadar, lucrurile chiar s-au întâmplat așa? Prezența anumitor izotopi radioactivi din rocile terestre ar putea confirma această teorie.
Ce a cauzat extincția în masă din Devonian?
Este aproape sigur că reducerea biodiversității de la granița dintre Devonian și Carbonifer a fost rezultatul epuizării stratului de ozon. Cauza exactă a acestui fapt nu este sigur cunoscută, dar oamenii de știință au câteva teorii.
Extincția în masă din Devonian a fost o extincție prelungită, care s-a întins pe milioane de ani, și a cuprins două evenimente majore: evenimentul Kellwasser, urmat de evenimentul Hangenberg, mai puțin sever, la 10 milioane de ani după cel dintâi. Dovezile din rocile și fosilele din acea perioadă arată deteriorările produse de radiațiile UV-B, ceea ce sugerează că stratul de ozon dispăruse de mult timp.
Prima teorie: un supervulcan
Cândva în istoria geologică, procesele complexe din scoarța terestră au creat zone extinse cu activitate vulcanică. Acestea sunt numite provincii magmatice mari și se întind pe mii de kilometri pătrați. Aceste arii masive eliberează numeroase gaze, inclusiv dioxid de carbon și sulfați, care distrug stratul de ozon. Provinciile magmatice mari au efecte mult mai mari asupra atmosferei și climatului decât o erupție vulcanică singulară, deci ar putea produce, teoretic, o extincție în masă.
În ciuda dificultăților în corelarea înregistrărilor marine și terestre și a lipsei fosilelor de plante, dovezile indică valuri multiple de extincții. Se crede că, mai întâi, a existat o pierdere a diversității sporilor și polenului, urmată de extincții bruște ale unor grupe de plante, pești, trilobiți și amoniți. Aceste extincții probabil că au avut loc în decursul câtorva sute de mii de ani.
Evenimentele vulcanice precum provinciile magmatice mari nu se întind, în general, pe asemenea perioade lungi. În plus, există dovezi neconcludente pentru activități vulcanice la scară largă care au declanșat extincții în perioada trecerii din Devonian în Carbonifer. Așadar, chiar dacă au existat activități vulcanice, acestea nu au fost singurele care au declanșat extincția în masă din Devonian.
A doua teorie: încălzirea globală
O încălzire la scară globală este o altă posibilă explicație pentru extincția în masă din Devonian. Încălzirea globală ar fi putut fi rezultatul provinciilor magmatice mari, care ar fi eliberat și mai mult dioxid de carbon în atmosferă. Încălzirea globală duce la creșterea temperaturilor de suprafață și la accelerarea evaporării, deci la mai mulți vapori de apă în atmosferă. Cum afectează aceasta stratul de ozon?
Vaporii de apă contribuie la și cresc rata ciclurilor substanțelor chimice denumite halogeni, cum sunt bromul și clorul. Halogenii contribuie la distrugerea ozonului din partea de jos a stratosferei, deci concentrațiile mari de vapori de apă accelerează epuizarea ozonului. Totuși, concentrația ce mai mare de ozon se întâlnește la 20-30 km altitudine, nu la 18-20 km în stratosfera inferioară. Chiar dacă doar epuizarea stratului de ozon din stratosfera inferioară ar fi fost suficientă pentru creșterea semnificativă a radiațiilor UV-B de la nivelul solului, durata acestor efecte nu ar fi fost scurtă sau sezonieră. Cum majoritatea organismelor au mecanisme de reparare pentru expunerea pe termen scurt la radiațiile UV-B, este puțin probabil ca un eveniment legat de temperatură să fi declanșat epuizarea ozonului din timpul extincției în masă din Devonian.
În data de 21 ianuarie 2014, astronomii au observat o supernovă imediat după ce a explodat în galaxia Messier 82. | Foto: NASA/CXC/SAO
Explicații astrofizice pentru extincția în masă
Au existat speculații anterioare cum că afectarea biosferei și stratului de ozon este rezultatul unui eveniment care a avut loc în spațiu. Nu doar explozia unei supernove poate afecta stratul de ozon. Alte posibilități sunt asteroizii, exploziile solare masive și emisiile de raze gamma asociate cu coliziunile dintre stele sau găuri negre. Totuși, în cazul unor astfel de evenimente, refacerea stratului de ozon are loc în doar cca. 10 ani. Supernovele sunt singurele evenimente care pot duce la epuizarea pe termen lung a stratului de ozon, așadar acestea constituie cea mai probabilă explicație astrofizică.
În esență, supernovele sunt stele care explodează. Ele eliberează fotoni ionizanți, care scaldă Pământul în raze X, radiații UV și radiații gamma. În decursul unor perioade lungi, sunt produse raze cosmice în urma ciocnirii dintre nucleele atomice accelerate și gazele cosmice rezultate după explozie. Razele cosmice formate asaltează Pământul și stratul de ozon timp de cca. 100.000 de ani, timp în care radiațiile cauzează distrugerile la scară planetară observate în fosilele de plante din Devonian-Carbonifer.
Pentru ca un eveniment de distrugere a stratului de ozon de magnitudinea celui din Devonian să aibă loc, ar fi fost necesar ca una sau mai multe supernove să existe în afara zonei roșii (zona în care viața de pe Pământ ar fi fost complet distrusă), dar suficient de apropiate pentru a fi semnificative. De obicei, stele se formează în grupuri, așa că este probabil că o explozie din perioada Devonian-Carbonifer să fi fost urmată de altele. Aceasta constituie o explicație plauzibilă pentru multiplele extincții în serie și pentru evenimentele Kellwasser și Hangerberg.
Până acum nu au fost descoperite dovezi care să susțină această teorie, însă oamenii de știință de la Universitatea din Illinois speră ca studiul va ajuta la definirea dovezilor care ar trebui căutate în cazul în care ipoteza ar fi adevărată. Dovezile privind explozia supernovei ar trebui să fie sub forma izotopilor radioactivi care nu au o sursă de emisie aici pe Pământ. Există câteva provocări în această chestiune. Izotopii trebuie să aibă o perioadă de înjumătățire suficient de lungă pentru a fi detectați după 360 de milioane de ani, să fie suficient de răspândiți pentru a fi detectabili și să apară în înregistrările fosile. Ca urmare, cercetătorii de la Universitatea din Illinois au ajuns la concluzia că plutoniul-244 și samariul-146 sunt izotopii care trebuie căutați. Dacă acești izotopi sunt găsiți în rocile și fosilele asociate cu perioada de trecere dintre Devonian și Carbonifer, atunci oamenii de știință pot fi siguri că aceștia au rezultat în urma unei supernove.
Sursa: Science Connected Magazine