Ongeveer 250 miljoen jaar geleden, het leven op aarde kwam bijna tot een einde, in een massale uitsterving tussen de Perm en Trias periodes bekend als de Grote Sterven. Ongeveer 90% van de soorten in de oceanen en 70% van de gewervelde families op het land werden gedood, en het grote experiment met het mariene leven van het Paleozoïcum werd stopgezet.

Wat heeft dit met nikkel te maken? We zullen, als onderdeel van mijn recente werk als mijngeoloog, waarbij de meest waardevolle nikkelertsafzettingen ter wereld in Siberië worden bestudeerd, Ik ontdekte bewijs van een verband tussen het ontstaan ​​van erts - hoe het nikkel daar terechtkwam - en het begin van de Grote Sterfte. Deze resultaten zijn onlangs gepubliceerd in de Proceedings van de National Academy of Sciences .

Het was een buitengewoon vreemde wereld 250 miljoen jaar geleden, en het vinden van de schuldigen voor 's werelds ergste massa-extinctie is als het samenstellen van een puzzel.

Aarde, vuur, water

Deze catastrofale episode werd veroorzaakt door verschillende gebeurtenissen, die op hun beurt de soorten van de wereld op verschillende manieren hebben gedood:afnemende zuurstofniveaus in de oceaan, enorm stijgende temperaturen, en een mogelijke meteoorinslag.

Een van deze triggergebeurtenissen betrof een grote schok in de koolstofcyclus, die dramatische klimaateffecten hadden. Sommige wetenschappers denken dat de temperatuur van het bovenste niveau van 's werelds oceanen en rivieren in het late Smithian-tijdperk (250,7 miljoen jaar geleden) is gestegen van 21℃ tot 38℃.

Deze verschuiving in de koolstofcyclus is toegeschreven aan een grote uitbarsting van activiteit van diepe mariene kolonies van Archaea methanosarcina , verwanten van bacteriën. Deze kolonies hadden een nieuwe manier gekregen om energie uit hun omgeving te halen. Op ongeveer dezelfde manier als menselijke lichamen energie halen uit voedsel, daarbij koolstofdioxide producerend, deze organismen haalden energie uit het omzetten van organische koolstof in methaan.

De archaea-kolonies werden normaal gesproken beperkt door de hoeveelheid nikkel in de oceanen, maar om de een of andere reden 250 miljoen jaar geleden, nikkel lijkt overvloedig aanwezig te zijn geweest in vergelijking met vandaag.

Op hetzelfde moment als de Grote Sterven, in een gebied op aarde dat we nu Siberië noemen, een astronomische hoeveelheid lava die in de ingewanden van de aarde werd gegenereerd, barstte uit over een gebied zo groot als Europa. Deze provincie is de gastheer van de ertsafzettingen van Noril'sk, de meest waardevolle bron van gedolven nikkel op aarde.

Wetenschappers dachten eerder dat nikkel dat vrijkwam in de atmosfeer de overvloed aan marien nikkel 250 miljoen jaar geleden zou kunnen verklaren. Maar hoe kon nikkel in de lucht komen? Hier komt ons werk om de hoek kijken.

Vulkanen en champagne

Laten we een stapje terug doen:hoe ontstaan ​​nikkelertsafzettingen uit gesmolten gesteente (of magma)? Magma rijk aan nikkel moet helemaal naar ondiepe diepten onder vulkanen komen, waar het wordt verrijkt met zwavel, en vormt vloeibare sulfidedruppels.

Het vulkanische leidingsysteem fungeert dan als een smelterij. De sulfidevloeistofdruppels schrobben het nikkel uit het magma. Ertsafzettingen ontstaan ​​wanneer de sulfidedruppels uiteindelijk zinken en zich ophopen op de bodem van het magma onder de vulkanen. Het nikkel bereikt nooit het oppervlak - waardoor het moeilijk uit te leggen is hoe zoveel nikkel in de atmosfeer is gekomen.

Een eerder artikel van onze groep toonde aan dat wanneer vloeibare sulfidedruppels en gasbellen samen in hetzelfde magma worden gevormd, ze een sterke neiging hebben om aan elkaar te kleven. Dus, als er gas aanwezig is, sulfidedruppels kunnen naar de top van de magmakamers stijgen, metalen mee te nemen.

Bij een grote uitbarsting zoals degene die de Siberische lava produceerde, de druk daalt, en het is als het openen van een fles champagne. Een zwerm bellen vormt zich en drijft naar de top. De vloeibare sulfidedruppels liften mee als manden onder heteluchtballonnen.

We denken dat dit "bubbelrijden" is hoe nikkel van de bodem van het Noril'sk-magma helemaal naar de oppervlakte kwam en in vulkanische gassen en aerosolen terechtkwam.

Tijdens onze recente studies van de Noril'sk-nikkelertsen, we vonden het rokende pistool:we gebruikten 2D- en 3D-röntgenbeelden om nikkelrijke sulfidedruppels te laten zien die fysiek vastzaten aan voormalige gasbellen, bevroren in het erts.

We combineerden deze waarneming met eenvoudige thermodynamische modellen om aan te tonen dat dit transportmechanisme de hoeveelheid nikkel in vulkanische aerosolen aanzienlijk verhoogt.

De gevaren van methaan

De nikkelafzettingen van Noril'sk zijn uniek. Ze zijn de enige bekende plaats waar nikkel een direct pad naar de atmosfeer had. Explosieve uitbarstingen hielpen om kolossale hoeveelheden gas in de lucht te laten komen.

Tijdens deze massale gasafleveringen, onze sulfide-dragende champagnebellen vervoerden een grote hoeveelheid nikkel en gooiden het in de atmosfeer om de bloeiende archaea te voeden, een belangrijke rol spelen in het Grote Sterven.

De Noril'sk-ertsen gevormd in een bizarre gebeurtenis, maar als de bredere hypothese klopt, hebben ze een les voor het leven op aarde:met enorm gevaar grote hoeveelheden methaan in de atmosfeer laten komen.

Onder normale omstandigheden, vulkaanuitbarstingen zijn een relatief kleine bron van methaan in de atmosfeer, maar dodelijke tijdbommen bestaan ​​in methaan bevroren in permafrost, veel ervan, toevallig, te vinden in de toendra-woestenijen die de Siberische lavavelden bedekken. Hier, smelten van de permafrost laat methaanbellen in de atmosfeer vrij, het creëren van een klimaatveranderende feedbackloop – met potentieel verwoestende gevolgen.

Dit artikel is oorspronkelijk gepubliceerd op The Conversation. Lees het originele artikel.