Według artykułu opublikowanego w czasopiśmie Science większość dwutlenku węgla i innych gazów emitowanych przez wulkany została wygenerowana przez rezerwy organiczne utworzone setki milionów lat temu, co wskazuje na głęboki związek między ewolucją życia na Ziemi a procesami geologicznymi w jej wnętrzu.
„To odkrycie każe nam myśleć o całkowitej ponownej ocenie całej historii ewolucji życia. Nasze obserwacje pokazują, że wszystkie szacunki poziomu tlenu w ziemskiej atmosferze w odległej przeszłości mogą być całkowicie błędne, ponieważ wulkaniczne emisje CO2 mogą radykalnie zmienić skład izotopowy złóż wapienia, na których zostały zmierzone”- wyjaśnia Marie Edmonds z Cambridge University (Wielka Brytania).
Na Ziemi, jak wyjaśniają naukowcy, istnieje rodzaj „obiegu węgla”. Ogromne ilości tego pierwiastka są nieustannie zakopywane na dnie oceanów Ziemi, gdzie wraz ze szczątkami zwierząt i roślin dostają się do atmosfery, a nie mniej duże ilości CO2 przedostają się do atmosfery wraz z emisjami wulkanicznymi i innymi przejawami aktywności geologicznej.
Przed nadejściem antropocenu, „ery człowieka”, procesy te były jednym z głównych przewodników klimatu Ziemi, decydując o tym, czy stężenie CO2 w atmosferze rośnie, czy spada. W odległej przeszłości brak równowagi w „stratach” i „zyskach” węgla, związany ze zwiększoną aktywnością wulkaniczną lub wypuszczaniem na powierzchnię skał organicznych, już powodował masowe wymierania i kiedyś pozbawia planetę wszystkich rezerw tlenu.
Edmonds i jej koledzy odkryli, że związek między ewolucją życia, cyklem węglowym i wulkanami jest w rzeczywistości znacznie głębszy, niż przypuszczali geolodzy, badając chemiczny i izotopowy skład erupcji około 80 wulkanów z Ziemi.
Jak zauważają naukowcy, geolodzy od dawna zauważają, że skład gazów i magmy emitowanych przez różne wulkany może być bardzo różny, co wiązało się z różnicami w składzie mineralnym i izotopowym w tych głębokich obszarach płaszcza, skąd lawa przemieszczała się na powierzchnię planety.
Po przeanalizowaniu stężenia izotopów helu i węgla w emisjach tych wulkanów naukowcy zauważyli coś niezwykłego - ich udział zależał od tego, w jakim rejonie Ziemi znajdują się te ośrodki aktywności geologicznej. Na przykład dwutlenek węgla emitowany przez wulkany kontynentalne zawierał znacznie więcej „ciężkiego” węgla-13 i mniej „lekkiego” helu-3 niż emisje z wulkanów oceanicznych.
Przyczyna tego, jak zauważają naukowcy, była ukryta w odległej przeszłości geologicznej i była związana ze śladami życia, które istniały na Ziemi setki milionów lat temu. Faktem jest, że znaczna część wulkanicznych emisji dwutlenku węgla była generowana nie przez płaszcz, ale przez osady organiczne przemieszczające się w kierunku płaszcza wraz ze skorupą ziemską, a nie przez rezerwy nieorganicznego węgla, które istniały w jelitach planety od czasu jej powstania.
Film promocyjny:
Takie odkrycie było dużym zaskoczeniem i problemem dla geologów, ponieważ wcześniej naukowcy uważali, że udział izotopów węgla w emisjach wulkanicznych to wartości stałe, które prawie się nie zmieniły przez całe istnienie Ziemi. Naukowcy wykorzystali tę właściwość emisji wulkanicznych do oszacowania ilości tlenu w atmosferze ziemskiej w odległej przeszłości oraz do oceny zmian warunków ekologicznych na planecie w różnych epokach.
W związku z tym ruch kontynentów, ich łączenie się i dezintegracja powinny znacznie zmienić udział izotopów CO2 w emisjach wulkanicznych, a także w atmosferze i skałach osadowych powstałych z pozostałości żywych istot. To wszystko znacznie komplikuje przywrócenie obrazu rozwoju życia na Ziemi, ale jednocześnie wskazuje na ścisły związek między jego ewolucją a zachowaniem wulkanów - podsumowują autorzy artykułu.