Концепция смертоносных массовых вымираний, нанесших ущерб экосистемам Земли миллионы лет назад, на протяжении десятилетий очаровывала как общественность, так и ученых. Новое исследование, опубликованное в журнале «Химическая геология», изучило связь между вулканизмом, разрушающим озоновый слой, и усиленным облучением Земли, что, как следствие, приводит к множеству необратимых изменений на планете.
Доктор Рукао Ли, научный сотрудник Нанкинского университета, Китай, и его коллеги изучали пирит из слоев пепла в разрезе Мэйшань, Южный Китай, чтобы измерить изотопы серы и понять влияние выбросов диоксида серы из вулканов на стратосферный озон. Для этого исследовательская группа использовала масс-спектрометрию вторичных ионов, чтобы обнаружить присутствие трех изотопов серы (сера-33, сера-34 и сера-36) в микроскопических зернах пирита (10–30 мкм).
Ученые выявили явное положительное изменение от +0,30 ‰ до +0,94 ‰ в изотопах серы массово-независимого фракционирования (MIF-S) в пласте исследуемого участка, расположенном на несколько сантиметров ниже обозначенного пласта конца перми, где находится одновременное увеличение обилия слоев пепла. Однако в пласте, обозначенном как Глобальный стратотипический разрез и точка (GSSP) границы перми и триаса, отчетливый сигнал MIF-S отсутствует.
Доктор Ли и его коллеги отмечают, что столь значительные изменения редко наблюдались в породах возрастом менее 2 миллиардов лет из-за постепенного увеличения запасов кислорода на планете и образования озона с течением времени, что в конечном итоге повлияло на окисление серы. Процесс, в результате которого вулканические выбросы могли привести к этой планетарной катастрофе, связан с фотолизом (распадом молекул из-за поглощения света) диоксида серы под действием ультрафиолетового излучения.
Как только взрывной вулканизм разрушил озоновый слой и проник в стратосферу, стало меньше молекул кислорода, блокирующих поступающее солнечное ультрафиолетовое излучение, что привело к преобразованию молекул диоксида серы в сульфатные аэрозоли MIF-S, которые переносились с суши в океаны. Это действительно подтверждается моделированием, которое предполагает снижение содержания кислорода в атмосфере с 30% в фанерозое (начало ~ 538 млн лет назад) до половины этого показателя к концу перми.
Доктор Ли и его коллеги предполагают, что сульфатредуцирующие бактерии в океане затем превратили молекулы, сохраняющие MIF-S, в сероводород, сделав морскую среду одновременно сульфидной и бескислородной — катастрофическая комбинация для выживания. Поскольку наземные организмы подвергались воздействию высокоинтенсивного ультрафиолетового излучения на суше, а производители кислорода в мелкой фототической зоне моря подвергались негативному воздействию, оно должно было фильтроваться через толщу воды по мере снижения поступления кислорода. В конечном счете, на Земле не было спасения от разрушительного воздействия разрушения озона.
