For omtrent en kvart milliard år siden, slo en apokalypse jorden. Den ble kjent som den store døden og krevde flere liv enn noen annen masseutryddelse kjent for vitenskapen, inkludert den som gjorde i de ikke-avianske dinosaurene for 65 millioner år siden. Over 90 prosent av alle arter på planeten ble utslettet, fra panserkledde trilobitter i verdenshavene til gigantiske krypdyr på land. Verten av rare skapninger forsvant, og ga vei for forfedrene til moderne flora og fauna.
Relatert innhold
- Massive vulkanutbrudd utløste jordas "store døende"
- Hvordan en enkelt evolusjonsakt nesten utslettet alt liv på jorden
Hva som forårsaket kataklismen har lenge vært gjenstand for debatt - teorier spenner fra en asteroidepåvirkning til metan-belging mikrober. Det mest populære scenariet starter med vulkaner i dagens Sibir, som brøt ut omtrent på det rette tidspunktet for å ha sparket i gang en kaskade av problemer, inkludert klimaendringer. Nå har et team av forskere funnet fysiske bevis på at ekstremt kaustinsyre regn skapt av disse enorme utbruddene kunne ha spilt en rolle i tapet av liv.
"For første gang kan vi si at jordsmonn fra denne tiden hadde en surhet som for eddik, " sier Mark Sephton, en geolog ved Imperial College London, hvis team vil publisere funnet i februar i tidsskriftet Geology.
Sephton og kollegene undersøkte spor etter eldgamle jordarter i bergarter som dateres tilbake til utryddelsen, som skjedde på slutten av Perm-perioden for rundt 250 millioner år siden. På dette tidspunktet ble alle verdens landmasser smeltet sammen til superkontinentet Pangea. Bergartene, avdekket i det som nå er Nord-Italia, inneholdt et spesielt spennende stoff: vanillin, det samme molekylet som gir vanilje sin smak og aroma.
Mark Sephton og studerer medforfatter Cindy Looy undersøker den permisk-triasiske grensen i Italias Butterloch Canyon. (Med tillatelse av Mark Sephton) Vanillin produseres naturlig av planter og finnes i tre. Men den skal ikke overleve lenge på egen hånd i bakken, der bakterier frigjør enzymer som bryter den ned. Det var enda mer overraskende å finne betydelige mengder som ble bevart i hundrevis av millioner av år.
"Det er absolutt uvanlig, " sier Tim Bugg, en biologisk kjemiker ved University of Warwick som ikke var involvert i studien. "Å se vanillin samle seg antyder antagelig en mangel på bakteriell nedbrytningsaktivitet."
For å forklare slappheten av bakteriene henvendte forskerne seg til meieriindustrien for inspirasjon. Melkeprodusenter smaker ofte på sine drikkevarer ved å tilsette en dash vanilje. Eksperimenter har vist at forsurende melk beskytter tilsetningsstoffet og forlenger smaken, fordi den lave pH deaktiverer enzymene som ellers vil være rettet mot vanillin.
Jordbakterieaktivitet ute i naturen kan være tilsvarende følsom for syre, noe som også kan forklare hvorfor de italienske bergartene inneholdt relativt lave mengder av et kjemikalie kalt vanillinsyre som pleier å bli produsert av vanillin-knasende bakterier. "Dataene våre passer ideen om at sur nedbør fikk mikroberne til å slutte å fungere, " sier Henk Visscher, en paleoekolog ved Utrecht University i Nederland og medlem av Sephtons team.
Studier av sur nedbør produsert på 1900-tallet, først og fremst av fossile brensel kraftverk, har vist at det kan forstyrre økosystemene. Den giftige nedbøren striper næringsstoffer ut av jorden og skader planter. Et tap av vegetasjon kan ha ført til utbredt erosjon, spekulerer Septhon og en mangel på mat som gjorde livet vanskelig for skapninger høyere i næringskjeden.
Et lett mikrografibilde viser vevsskadene som er gjort på et granblad av surt regn. (Science Photo Library / Corbis) Funnet er velkomstnyheter for Benjamin Black, nå geolog ved University of California, Berkeley. Mens han var på MIT hjalp han til med å lage en datamaskinsimulering som estimerte mengden og alvorlighetsgraden av sur nedbør som kunne ha blitt produsert av de sibirske utbruddene. "Mitt håp da jeg kom med den spådommen, var at vi ville finne måter å teste den på, " sier Black.
Publisert i 2013, antydet modellen at karbondioksid som ble utslettet av utbruddene, kunne ha senket pH i regn til omtrent 4, surheten i tomatsaft. Tilsett svoveldioksid, et annet vanlig vulkanutslipp, og surhetsgraden kunne blitt forverret hundre ganger - den nordlige halvkule kunne ha blitt skuret av regnestykker som var så sure som ufortynnet sitronsaft.
"Det kan ikke være tilfeldig at vanillin dukker opp nøyaktig på dette tidspunktet, " sier Greg Retallack, en paleobotanist ved University of Oregon som ikke var involvert i forskningen. Men han advarer om at denne nye og ukjente tilnærmingen til å studere eldgamle jord må nøye granskes. Retallack stiller også spørsmål ved om svoveldioksidutslipp fra de sibirske vulkanene kunne ha hatt en slik global innvirkning. Forurensningen danner vanligvis tunge aerosolpartikler som regner ut av himmelen, og begrenser hvor langt den kan reise.
Det alvorlige sure regnet som Sephtons team har foreslått, kunne i stedet ha vært arbeidet med et mindre utbrudd nær det undersøkte stedet, antyder Retallack. En annen mulighet er at mikrober under visse betingelser kan produsere svovelsyre og surgjøre omgivelsene sine alene. I begge tilfeller ville stupet i pH i jorda vært begrenset til regionen.
Forsterkning av saken for en verdensomspennende sur regnepidemi kan kreve å se lenger bort. Spor etter eldgamle jordarter tilbake til den store døden har dukket opp ikke bare i Italia, men også på steder som Kina og Grønland. Fremtidige studier kan teste om disse bergartene også inneholder et snev av vanilje.
