"Chodzi o ogromne i sporadycznie występujące w historii Ziemi wydarzenia wulkaniczne, które są niepodobne do tych, które znamy dzisiaj. Tamten wulkanizm mógł pokrywać całe kontynenty lawą w krótkim (z geologicznego punktu widzenia) czasie. Tak powstałe wielkie prowincje magmowe (ang. large igneous provinces – LIP) mogły zmieniać klimat i powodować masowe wymieranie. Okazuje się, że najprawdopodobniej miały też wpływ na powstanie tzw. Ziemi śnieżki (Snowball Earth)" – podkreślił w rozmowie z Nauką w Polsce dr Ashley Gumsley z Instytutu Nauk o Ziemi na Wydziale Nauk Przyrodniczych Uniwersytetu Śląskiego.

Zajmujący się wspomnianymi LIP-ami z prekambru (okresu sprzed 540 mln lat) geolog przypomniał, że znamy sześć globalnych zlodowaceń w historii Ziemi. Trzy miały miejsce w paleoproterozoiku (2,4-2,2 miliardów lat temu), kolejne trzy - w neoproterozoiku (750-550 milionów lat temu). Te ostatnie zbiegają się z ówczesnymi przełomowymi zmianami na Ziemi: powstaniem złożonego życia i natlenieniem planety.

Przyczyna tak zwanego zlodowacenia sturcjańskiego (720 mln lat temu) nie jest jeszcze poznana. Dotąd geolodzy wskazywali na wiele możliwości, m.in. uderzenia meteorytów, aktywność biologiczną, zmiany orbity Ziemi. Ostatnie badania jednak coraz bardziej skupiają się na jednym z największych wybuchów wulkanicznych w historii, którego pozostałości zachowały się w Kanadzie, w dużej prowincji magmowej Franklin. Szacuje się, że erupcje wyrzuciły lawę na obszar co najmniej wielkości Argentyny, a być może większy niż Europa.

Efektem wulkanizmu jest chemiczne wietrzenie maficznych skał magmowych (proces rozkładu skały przy zmianie jej składu chemicznego), które z kolei może wywoływać ochłodzenie. Proces wietrzenia skał wulkanicznych powoduje usunięcie gazów cieplarnianych z miejsca, gdzie te procesy zachodzą. Zazwyczaj potrzeba na to 1-2 mln lat. "Najnowsze doniesienia naukowe zmieniły dotychczas przyjęte datowanie wspomnianego LIP-u z Kanady; okazało się, że pokrywa się ono z początkiem zlodowacenia (bez miliona lat potrzebnego na zajście tego zjawiska). Sprzyjały temu też inne czynniki, m.in. ulokowanie superkontynentu w pobliżu równika. Kiedy superkontynent jest położony w strefie równikowej - jest wówczas bardziej podatny na wietrzenie, zwłaszcza chemiczne, prowadzące do szybszego ochłodzenia w wyniku utraty gazów cieplarnianych" – opowiadał badacz.

"Nasze badania pokazują dodatkowo, że w tamtym czasie prawdopodobnie doszło też do innych, dużych erupcji, m.in. na Syberii, w Chinach, Afryce i na Antarktydzie, co zwiększyło ogólny efekt wietrzenia i co wskazuje na globalny charakter tego wulkanizmu" – podkreślił Gumsley.

Swoje badania dr Ashley Gumsley prowadzi m.in. w ramach projektu pt. "Ile zlodowaceń? Neoproterozoiczne odliczanie do biologicznego 'wielkiego wybuchu'", finansowanego z NCN.

W jego ramach w 2022 roku naukowiec wyjechał na wyprawę badawczą do RPA i Namibii, gdzie identyfikował pozostałości po wielkich prowincjach magmowych. "W mojej ocenie najważniejszym odkryciem z badań terenowych jest to, że tamtejsza dajka maficzna (to czarna skała magmowa, która zastygła w formie żyły, kiedy uległa przemieszczaniu na powierzchnię Ziemi), zwana Gannakouriep Dyke Swarm, jest znacznie bardziej złożona, niż wcześniej sądzono, co skutkowało błędnymi korelacjami między różnymi jednostkami glacjalnymi (zwanymi diamiktytami) z neoproterozoiku i w efekcie: błędnymi interpretacjami określenia wieku skał. Wyniki są teraz bardziej spójne i dają globalne wyobrażenie o tzw. Ziemi śnieżce" – wskazał.

Wspomniane diamiktyty to skały, które mają genezę związaną ze zlodowaceniem, dzięki czemu badacze mogą w nich obserwować naturalny zapis zmian klimatycznych w danym okresie.

Analiza próbek wymaga specjalistycznego sprzętu. Jak opowiadał geolog, dzięki jego staraniom w Instytucie Nauk o Ziemi zmodernizowano laboratorium, tak że można tam przygotowywać skały w ramach pierwszego etapu badań nad LIP-ami: można pokruszyć skałę oraz wyseparować z niej interesujące badacza minerały w celu ich wydatowania. Dalsze analizy trzeba wykonać z udziałem specjalistycznego sprzętu, dostępnego jedynie w kilku miejscach na świecie.

Nauka w Polsce, Agnieszka Kliks-Pudlik

akp/ zan/