Πώς οι γιγάντιες ηφαιστειακές εκρήξεις αλλάζουν το κλίμα της Γης

Πανόραμα Deccan Traps και ακολουθία πλημμυρών βασάλτη πάχους ~ 1200 μέτρων (~800 m ορατή), κοιτάζοντας δυτικά. Φωτογραφία: Shyam Mude. Σκίτσο-χάρτης των παγίδων Deccan (πράσινο), που δείχνει παλαιότερους βράχους (λευκό), νεότερους βράχους (κίτρινο), γεωγραφικές περιοχές και ορισμένες σημαντικές τοποθεσίες, όπως το Mahabaleshwar. Απλοποιημένο από το Sheth (2023).

Το κλίμα της Γης δεν παρέμεινε ποτέ το ίδιο. Κατά τη διάρκεια εκατομμυρίων ετών, έχει αλλάξει λόγω δυνάμεων τόσο βαθιά μέσα στον πλανήτη όσο και πολύ πέρα ​​από αυτόν. Η θερμότητα από το εσωτερικό της Γης, η μετατόπιση των τροχιών γύρω από τον Ήλιο και οι ηφαιστειακές εκρήξεις διαμορφώνουν τον κόσμο στον οποίο ζούμε.

Οι επιστήμονες εξέτασαν παλαιότερα αρχεία για να καταλάβουν πώς έχει αλλάξει το κλίμα της Γης. Μελέτησαν παλιούς βράχους και απολιθώματα για να βρουν ενδείξεις που συνδέουν τις κλιματικές αλλαγές με μεγάλες ηφαιστειακές εκρήξεις . Αυτά τα φυσικά αρχεία αποκαλύπτουν πώς το περιβάλλον της Γης έχει εξελιχθεί με την πάροδο του χρόνου.

Δυνάμεις που διαμορφώνουν το κλίμα της Γης

Το εσωτερικό της Γης παράγει θερμότητα επειδή ορισμένα στοιχεία, όπως το ουράνιο, διασπώνται φυσικά με την πάροδο του χρόνου. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται ραδιενεργή διάσπαση.

Μαζί με αυτό, τα ηφαίστεια απελευθερώνουν θερμότητα και αέρια όπως το διοξείδιο του θείου (SO2) και το διοξείδιο του άνθρακα (CO2) στον αέρα. Αυτά τα αέρια μπορούν να επηρεάσουν το κλίμα αλλάζοντας τη θερμοκρασία και τη σύνθεση της ατμόσφαιρας.

Η Γη δεν ακολουθεί την ίδια ακριβώς διαδρομή γύρω από τον Ήλιο για πάντα. Η τροχιά του μετατοπίζεται ελαφρώς με την πάροδο του χρόνου, αλλάζοντας το πόσο ηλιακό φως φτάνει σε διάφορα μέρη του πλανήτη. Αυτό επηρεάζει τις εποχές, καθιστώντας τις μερικές φορές μεγαλύτερες, μικρότερες, θερμότερες ή ψυχρότερες.

Αυτές οι δύο διαδικασίες – η θερμότητα από το εσωτερικό της Γης και οι αλλαγές στο ηλιακό φως – συνεργάζονται με περίπλοκους τρόπους. Κατά τη διάρκεια χιλιάδων έως εκατομμυρίων ετών, επηρεάζουν το κλίμα, διαμορφώνοντας μακροπρόθεσμα πρότυπα θερμοκρασίας, καιρικών συνθηκών και ωκεανών.

Τα γεωλογικά αρχεία του κλίματος της Γης

Ο επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης Thomas Westerhold είναι ερευνητής στο MARUM – Κέντρο Θαλάσσιων Επιστημών του Θαλάσσιου Περιβάλλοντος στο Πανεπιστήμιο της Βρέμης.

«Ακριβώς όπως ένας μετρονόμος, χρησιμοποιήσαμε τις ρυθμικές αλλαγές στην ηλιακή ακτινοβολία που αποτυπώθηκαν σε γεωλογικά δεδομένα για να συγχρονίσουμε τα αρχεία γεωλογικού κλίματος από τον Νότιο Ατλαντικό και τον Βορειοδυτικό Ειρηνικό», δήλωσε ο Westerhold.

«Αυτά τα βασικά αρχεία καλύπτουν τα τελευταία εκατομμύρια χρόνια της Κρητιδικής και συγχρονίζονται σε 5.000 χρόνια ή λιγότερο, γεωλογικά ένα κλείσιμο του ματιού πριν από 66 εκατομμύρια χρόνια».

Η ακριβής ευθυγράμμιση των γεωλογικών αρχείων επιτρέπει στους επιστήμονες να εντοπίζουν ταυτόχρονα κλιματικά γεγονότα σε διάφορες περιοχές.

«Έτσι, είχαμε τα γεωλογικά αρχεία απόλυτα ευθυγραμμισμένα στο χρόνο, και παρατηρήσαμε ότι δύο σημαντικές αλλαγές στο κλίμα και τη βιωσιμότητα συνέβησαν ταυτόχρονα και στους δύο ωκεανούς. Αλλά έπρεπε να βρούμε έναν τρόπο να ελέγξουμε εάν αυτές οι αλλαγές προκαλούνται από μεγάλης κλίμακας ηφαιστειακές εκρήξεις που σχετίζονται με τις παγίδες Deccan στην Ινδία», δήλωσε ο Westerhold.

Παγίδες Deccan και η επίδρασή τους

Στη δυτική Ινδία, υπάρχει μια τεράστια περιοχή στερεοποιημένης λάβας που ονομάζεται παγίδες Deccan. Τα στρώματα της λάβας είναι εξαιρετικά παχιά, φτάνοντας σε ορισμένα σημεία έως και τα δύο χιλιόμετρα.

Οι επιστήμονες αποκαλούν αυτό το είδος ηφαιστειακής δραστηριότητας μεγάλης κλίμακας Μεγάλη Πυριγενή Επαρχία, που σημαίνει μια περιοχή που καλύπτεται από τεράστιες ποσότητες ηφαιστειακών πετρωμάτων που σχηματίζονται από επαναλαμβανόμενες εκρήξεις.

Οι τεράστιες ηφαιστειακές εκρήξεις στο παρελθόν της Γης έχουν επηρεάσει σε μεγάλο βαθμό τη ζωή. Όταν τα ηφαίστεια εκρήγνυνται τόσο πολύ, απελευθερώνουν μεγάλες ποσότητες αερίων όπως CO2 και SO2.

Αυτά τα αέρια μπορούν να αλλάξουν τον αέρα και τους ωκεανούς, επηρεάζοντας το κλίμα της Γης, την ποιότητα του αέρα και τη θαλάσσια ζωή. Μερικές φορές, αυτές οι αλλαγές ήταν τόσο σοβαρές που προκαλούσαν μαζικές εξαφανίσεις, εξαφανίζοντας πολλά είδη.

Ηφαιστειακή επίδραση στα αρχεία των ωκεανών

«Ο σχηματισμός των πλημμυρικών βασαλτών και η επακόλουθη διάβρωση θα αφήσει ένα γεωχημικό αποτύπωμα στον ωκεανό», δήλωσε ο συν-συγγραφέας της μελέτης Junichiro Kuroda ( Πανεπιστήμιο του Τόκιο , Ιαπωνία), ο οποίος διεξήγαγε τις γεωχημικές αναλύσεις.

«Ως εκ τούτου, μετρήσαμε τη σύνθεση ισοτόπων του oσμίου των κοιτασμάτων του Νότιου Ατλαντικού και του Βορειοδυτικού Ειρηνικού. Θα πρέπει να δείχνουν το ίδιο δακτυλικό αποτύπωμα ταυτόχρονα».

Η μελέτη αποκάλυψε δύο διακριτές αλλαγές στη σύνθεση του ισοτόπου του oσμίου και στους δύο ωκεανούς. Αυτές οι μετατοπίσεις ευθυγραμμίστηκαν με τις κύριες φάσεις έκρηξης των παγίδων του Deccan στην ύστερη Κρητιδική περίοδο.

«Προς έκπληξή μας βρήκαμε δύο στάδια στη σύνθεση του ισοτόπου του oσμίου και στους δύο ωκεανούς ταυτόχρονα με τις μεγάλες φάσεις έκρηξης των παγίδων του Deccan στο τελευταίο Κρητιδικό. Και ακόμη πιο εκπληκτικό, αυτά τα βήματα είχαν διαφορετικές επιπτώσεις στο περιβάλλον, όπως καταγράφηκαν από απολιθώματα στους πυρήνες του τρυπανιού», δήλωσε ο Westerhold.

Μέτρηση μαζικών ηφαιστείων

Οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν προηγμένα μοντέλα για να κατανοήσουν τα δεδομένα. Δημιούργησαν προσομοιώσεις για να δουν πώς τα ηφαιστειακά αέρια επηρέασαν το κλίμα της Γης. Αυτά τα μοντέλα τους βοήθησαν να εκτιμήσουν πόσο μεγάλες ήταν οι εκρήξεις και πώς άλλαξαν την ατμόσφαιρα.

«Ο όγκος του βασάλτη που εξερράγη από πλημμύρα πρέπει να ήταν πολύ μεγαλύτερος από ό,τι πιστεύαμε προηγουμένως κατά τη διάρκεια αυτής της πρώιμης φάσης του ηφαιστείου Deccan Trap[Η Δυτική Ινδία φιλοξενεί ένα από τα μεγαλύτερα ηφαιστειακά χαρακτηριστικά στη Γη. Και οι σχετικές διακριτές εκπομπές άνθρακα και διοξειδίου του θείου είχαν ποικίλες επιπτώσεις στο παγκόσμιο κλιματικό σύστημα», εξήγησε ο Don Penman ( Utah State University , ΗΠΑ) που έκανε τη γεωχημική μοντελοποίηση.

Σύμφωνα με αυτά τα ευρήματα, μια σημαντική φάση έκρηξης σημειώθηκε πριν από 66,288 εκατομμύρια χρόνια, η οποία χρονολογήθηκε ανεξάρτητα χρησιμοποιώντας ραδιοϊσοτοπικές μεθόδους. Αυτή η φάση πιθανότατα περιλάμβανε έναν αρχικό παλμό εκρήξεων πλούσιων σε θείο, προκαλώντας οικολογικό στρες τόσο σε τοπικό όσο και σε παγκόσμιο επίπεδο.

Αυτές οι ανακαλύψεις βελτιώνουν την κατανόησή μας για το πώς τα τεράστια ηφαιστειακά γεγονότα επηρεάζουν το κλίμα και τα οικοσυστήματα της Γης σε γεωλογικά χρονικά διαστήματα.

Γεωδίφης με πληροφορίες από τη σείδα Science Advances 

περισσότερα,

Earth orbital rhythms links timing of Deccan trap volcanism phases and global climate change

Thomas Westerhold https://orcid.org/0000-0001-8151-4684 , Edoardo Dallanave https://orcid.org/0000-0003-4673-1792, Donald Penman https://orcid.org/0000-0003-4191-0505, Blair Schoene https://orcid.org/0000-0001-7092-8590, Ursula Röhl https://orcid.org/0000-0001-9469-7053, Nikolaus Gussone https://orcid.org/0000-0002-3390-1118, and Junichiro KurodaAuthors 

https://www.earth.com/news/how-giant-volcanic-eruptions-alter-earths-climate/

https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adr8584

https://www.mantleplumes.org/deccan.html

https://iugs-geoheritage.org/geoheritage_sites/deccan-traps/