Дождь, такой же кислый как неразбавленный лимонный сок, возможно, сыграл ключевую роль в уничтожении растений и организмов во всём мире во время самого серьёзного массового вымирания за всю историю Земли.
Примерно 252 миллиона лет тому назад в конце пермского периода – последнего геологического периода палеозойской эры — произошло так называемое Массовое пермское вымирание, которое считают самым масштабным за всю историю существования Земли.
Причина исчезновения порядка 90% морских организмов и ¾ наземных – предмет многочисленных научных дискуссий. Следует отметить, что весьма распространённое объяснение этого вымирания сводится к столкновению Земли с крупным астероидом, подобным тому, что уничтожил динозавров 186 млн. лет спустя. В качестве альтернативных объяснений учёные приводят глобальную потерю кислорода в океанах, ряд экологических событий, вызванных массовыми извержениями в регионе, известном сегодня как Сибирские траппы и т.д.
Учёные из Массачусетского технологического института недавно смоделировали условия, которые бы возникли на нашей планете в результате массового извержения вулканов, создавая модели сценария мирового климата, в которых систематические извержения вулканов приводят в аккумуляции в атмосфере огромного количества газов, в том числе серы. Они пришли к выводу, что эмиссия серы могла быть достаточно существенной для того, чтобы стать причиной кислотных дождей по всему Северному полушарию с уровнем рН равным 2 — то есть столь же кислым, как чистый лимонный сок. По мнению учёных, такой кислотности было вполне достаточно, чтобы изуродовать растения и остановить их рост, способствуя тем самым окончательному их исчезновению.
Benjamin Black из Department of Earth Массачусетского технологического института объясняет, что растения, которые беспечно произрастали в конце пермского периода, имели все шансы приспособится к изменяющимся условиям окружающей среды. Но когда в течении нескольких месяцев с неба падает дождь с серной кислотой, говорить о какой-либо адаптации весьма трудно. По его словам, кислотные дожди стали настоящим «шоком» для растений и животных.
Benjamin Black является автором статьи о результатах исследования его команды, которая уже в скором будущем будет опубликована в журнале Geology. Среди соавторов публикации Jean-Francois Lamarque, Christine Shields, и Jeffrey Kiehl из National Center for Atmospheric Research and Linda Elkins-Tanton, функционирующего при Carnegie Institution
Геологи, которые проводили исследования горных пород в Сибири, нашли многочисленные доказательства значительной вулканической активности, датируемые концом пермского периода. Обнаруженный объем магмы насчитывал несколько кубических километров – достаточно, чтобы полностью покрыть толстым слоем всю континентальную часть США. Во время застывания магмы, вероятно, происходило выделение в атмосферу значительного количества углекислого и прочего газа, что приводило к постепенному, но существенному глобальному потеплению.
Извержения, возможно, также испускали большие облака серы, которая в конечном итоге вращалась на Землю в виде кислотного дождя. Black, который на протяжении нескольких лет производил сбор образцов в Сибири для того, чтобы измерить концентрации серы и прочих химикатов, использовал эти измерения, наряду с другими доказательствами, чтобы смоделировать магматическую активность конца пермского периода.
Группа учёных смоделировала 27 сценариев, каждый из которых предусматривал эмиссию газов в результате вулканической активности. Исследователи включили широкий диапазон газов в свои модели, основанные на оценках химических анализов и теплового моделирования. Затем они отслеживали движение воды в атмосфере и её взаимодействие с различными газами и аэрозолями, для того, чтобы вычислить фактор рН дождя
Результаты показали, что и углекислый газ и вулканическая сера, могли повлиять на кислотность осадков конца пермского периода. Уровни углекислого газа и прочих парниковых газов, возможно, резко возросли в то время, отчасти по причине «сибирского вулканизма». Согласно моделированию, поднятый в атмосферу углекислый газ мог на порядок повысить уровень кислотности осадков.
Учёные также обнаружили, что попадание серы в соединения способствовало повышению фактора рН как минимум до 2 – то есть столь кислой среды, как в случае с чистым лимонным соком. После того как массовые извержения закончились, уровни рН в осадках над большей частью Северного полушария пришли в норму лишь спустя год. Однако с повторными вспышками вулканической активности, колебания кислотности в осадках всё ещё имели место.
Как объясняет Black, у растений и животных не было достаточно времени, чтобы приспособится к таким изменениям рН дождя. По его мнению, именно это способствовало экологическому напряжению, которое в конечном итоге помешало животным и растениям выжить.
В дополнение к кислотным дождям исследователи смоделировали истощение озонового слоя, обусловленное всё той же вулканической активностью. Не смотря на то, что истощение озонового слоя более проблематично смоделировать, нежели кислотный дождь, учёные пришли к выводу, что газовая смесь, выпущенная в атмосферу разрушила от 5 до 65% озонового слоя, подвергнув тем самым многие разновидности существенному ультрафиолетовому излучению. Самое большое истощение озона произошло около полюсов.
Cynthia Looy из University of California на протяжении многих лет занимается изучением окружающей среды растений в геологическом прошлом. Looy, которая также принимала участие в исследованиях, говорит, что выводы Black подтверждают её теорию, согласно которой Массовое пермское вымирание было вызвано не одним фактором, а совокупностью нескольких.
