Daniel Rothman arbejder på øverste etage i Massachusetts Institute of Technologys Institut for Geovidenskab, Atmosfæriske og Planetariske Videnskaber – en stor betonbygning med udsigt over Charles River i Cambridge. Oprindeligt uddannet matematiker studerer Rothman komplekse systemer, og han har fundet et overbevisende emne i Jordens adfærd. Især undersøger han planetens kulstofcyklus i den fjerne fortid, specielt under sjældne øjeblikke, hvor den blev skubbet over en tippingpoint og spiredes ud af kontrol, hvilket tog hundredtusinder af år at komme sig over.
Da alt liv på Jorden er kulstofbaseret, er større forstyrrelser af kulstofcyklussen bedre kendt som masseudryddelser. Geologer har de seneste årtier gjort en foruroligende opdagelse: mange af Jordens masseudryddelser – inklusive den værste nogensinde – var ikke forårsaget af asteroideimpact, som man tidligere troede, men af massive vulkanudbrud, der frigjorde katastrofale mængder CO₂ til atmosfæren og havene.
Hvis for meget CO₂ frigives for hurtigt, kan det overvælde kulstofcyklussen og udløse en planetarisk feedback-løkke. Jordens naturlige processer kan derefter forstærke problemet, frigive endnu mere kulstof og sende klimaet ud i en ødelæggende spiral, der varer i 100.000 år, før stabiliteten vender tilbage. Det er ligegyldigt, om CO₂-niveauerne oprindeligt er høje eller lave – det, der betyder noget, er hastigheden af forandringen. En hurtig stigning kan føre til katastrofe.
Kulstofcyklussen håndterer normalt den langsomme, jævne udledning af CO₂ fra vulkaner over millioner af år, hvor kulstof bevæger sig mellem luft, oceaner og levende væsener, før det til sidst vender tilbage til Jorden. Men hvis en enorm mængde kulstof frigives på meget kort tid – hurtigere end planeten kan absorbere – kan det udløse en kædereaktion, der er langt mere ødelæggende end den indledende begivenhed. Der kan være en kritisk tærskel, der adskiller almindelige opvarmningsbegivenheder, som livet kan tilpasse sig, fra ustoppelige masseudryddelser.
Selvom der er gået mere end 60 millioner år, siden Jorden sidst krydsede en sådan tærskel, antyder Rothmans forskning, at vi nu skubber planeten mod den samme farlige vej. Når vi først krydser den linje, kan en masseudryddelse blive uundgåelig, selvom det tager tusinder af år at udfolde sig fuldt ud.
Gennem Jordens historie har der kun været få måder at frigive enorme mængder kulstof fra jordskorpen til atmosfæren: sjældne, massive vulkanbegivenheder, der forekommer cirka hver 50 millioner år, og – så vidt vi ved – industriel kapitalisme, der kun er sket én gang.
Masseudryddelser er ikke blot meget slemme begivenheder. De er ikke civilisationforstyrrende pandemier som COVID-19, som dræbte mindre end 1% af en enkelt primatart. De er ikke som tabet af en fjerdedel af verdens vegetation eller nedisningen, der steriliserede store dele af Nordamerika for 20.000 år siden. De er ikke engang som supervulkanudbrud, der – selvom de er i stand til at ødelægge det moderne samfund – ikke har haft varig effekt på global biodiversitet. Disse er alle en del af livets normale udfordringer på Jorden. Livet har overlevet dem før. Hvis det var sårbart over for den slags rutinemæssige forstyrrelser, der er en del af hverdagen på en vulkansk planet. Men mens Jorden er en robust verden, modstandsdygtig over for alle slags utænkelige belastninger, den regelmæssigt udsættes for, sker der noget virkelig katastrofalt hver 50 til 100 millioner år. Dette er de store masseudryddelser, hvor forholdene på planetens overflade bliver så fjendtlige overalt, at de overvælder næsten alt komplekst livs evne til at tilpasse sig.
Fem gange i dyrenes historie har denne ødelæggelse nået – og i ét tilfælde langt overskredet – den noget vilkårlige tærskel på at udrydde 75% af Jordens arter, hvilket har indbragt titlen "stor masseudryddelse". Palæontologer henviser til disse som de Fem Store, selvom fossile optegnelser også viser snesevis af andre, mindre alvorlige masseudryddelser. Den seneste af de Fem Store ramte for 66 millioner år siden, en global katastrofe alvorlig nok til at afslutte de kæmpestore dinosaurers herredømme.
Den efterlod en 110 miles bred krater, opdaget i 1978 under Mexicos Yucatán-halvø af geofysikere, der arbejdede for statsolie selskabet Pemex. Kratrets størrelse og form indikerede, at en seks miles bred asteroide øjeblikkeligt grov et 20 miles dybt hul i jorden. Tre minutter senere skød et ekstremt midlertidigt 10 miles højt bjergkæde af eksploderende smeltet granit opad. I kaoset blev 76% af dyrearterne udryddet.
Til sammenligning er den skade, mennesker har påført den øvrige levende verden, relativt beskeden indtil videre, og udgør måske mindre end 10% af tabte arter. I hvert fald for nu. Ifølge en indflydelsesrig Nature-studie fra 2011 af palæobiolog Anthony Barnosky, hvis vi fortsætter med vores nuværende udryddelsesrate, kunne vi eskalere fra vores allerede alarmerende niveau – en mindre masseudryddelse – til den sjette store masseudryddelse på så lidt som tre århundreder eller så lang tid som 11.330 år. For fremtidige geologer ville det se ikke anderledes ud end en asteroideimpact. Endnu mere foruroligende, der kan være tippingpoints undervejs, hvor verdens tilbageværende arter forsvinder næsten alle på én gang, som noder i et elnet, der svigter sammen under et kollaps.
Når man betænker, hvor ødelæggende menneskers indvirkning på biosfæren allerede har været, er det chokerende at overveje, at det værste af vores masseudryddelse muligvis stadig ligger forude.
En periode i vores planets historie skiller sig ud som unikt lærerig – og unikt kaotisk, volatil og dødelig – når det kommer til CO2-overbelastning. For 300 millioner år siden mistede Jorden gentagne gange kontrollen over sin kulstofcyklus og gennemgik 90 millioner år med masseudryddelser, inklusive to af de værste globale katastrofer nogensinde, begge drevet af CO2. I ét tilfælde døde planeten næsten. Palæontolog Paul Wignall beskrev det som at bukke under for "et klima af uovertruffen ondskab". Lige i slutningen af Perm-perioden, for 252 millioner år siden, brusede nok lava ud fra Sibirien og sivede ind i jordskorpen til at begrave de nedre 48 amerikanske stater under en kilometer klippe.
En kilometer dybt.
Resterne af disse oldgamle lavastrømme er kendt som de Sibiriske Trapper. I dag danner de dramatiske flodkløfter og plateauer af sort klippe i det fjerne boreale vildmark i Rusland. De udbrud, der skabte dem, som engang dækkede Sibirien med 2 millioner kvadrat miles dampende basalt, tilhører en sjælden klasse af kæmper kaldet Store Magmatiske Provinser (LIPs).
LIP'er er langt de farligste fænomener i Jordens historie, med en langt mere katastrofal track record end asteroider. Disse en-gang-hver-æra, planetdræbende vulkaner er helt anderledes end typiske udbrud som Tambora, Mount Rainier eller Krakatau – eller endda Yellowstone. Forestil dig, hvis Hawaii var dannet ikke over titals millioner af år, spredt over Stillehavet, men alt sammen på én gang i et kort, voldsomt udbrud. På mindre end en million år, og alt i én region – nogle gange endda gennembrydende midten af kontinenter – er disse massive vulkanbegivenheder, kendt som Store Magmatiske Provinser (LIPs), Jordens dramatiske påmindelse om, at vores tynde klippeskorpe og det skrøbelige lag af liv, der dækker den, hviler oven på en hvirvlende, ligegyldig planetarisk motor. Her trækker kolossale strømme af klippe hele oceanplader ned til planetens kerne for at blive ødelagt og omdannet. Når denne proces bliver forstyrret, bryder LIP'er ud som tektonisk fordøjelsesbesvær og oversvømmer store områder med vulkansk klippe. Hvis disse udbrud er store og hurtige nok, kan de ødelægge verden.
I slutningen af Perm-perioden, under den største masseudryddelse i historien, ville disse udbrud have produceret skræmmende eksplosioner, sandsynligvis forårsaget korte vulkanske vintre og sur nedbør. Der var udbredt kviksølvforgiftning, sammen med giftige fluor- og klorgasser – svarende til det, der kvælede soldater i Første Verdenskrigs skyttegrave. Mest afgørende, og katastrofalt for livet, frigjorde udbruddene en planetforandrende mængde kuldioxid.
Interessant nok, som datering af den Sibiriske lava er blevet mere præcis, ved vi nu, at masseudryddelsen ikke begyndte før 300.000 år inde i udbruddene – efter to tredjedele af lavaen allerede havde oversvømmet det nordlige Pangæa med miles-tyk klippe. Dette er gådefuldt. Vulkanerne havde sprøjtet deres sædvanlige dødelige mix i hundredtusinder af år, langt overgående moderne industriel forurening. Der ville have været utallige voldsomme eksplosioner og ætsende sur regn storme. Alligevel holdt livet ud; biosfæren er modstandsdygtig. Så hvorfor, efter så meget vedvarende ødelæggelse, kollapsede livet pludselig verdensomspændende, selv i de dybeste oceaner på den modsatte side af planeten?
Hvad forårsagede masseudryddelsen? "Du kan udelukke lavaerne," siger Seth Burgess, en geolog hos US Geological Survey. Men noget ved disse Sibiriske vulkaner må have ændret sig dramatisk efter 300.000 år, hvilket udløste globalt kollaps. Så hvad var det?
Planeten begyndte at brænde sine egne fossile brændstoffer.
Resultatet var en massiv tilstrømning af kulstof, der overvældede Jordens reguleringssystemer og skubbede klimaet ud af balance.
Vulkaner udleder naturligt betydelig CO₂ – op til 40% af gaserne fra en sprække kan være kuldioxid. Men efter århundreders overfladeaktivitet begyndte noget langt farligere at brygge under jorden. Enorme, 1.000 fods tykke lag af magma, ude af stand til at nå overfladen, spredte sig sidelæns gennem dyb klippe som glødende rødder og opvarmede alt i deres sti. Det var her, forholdene blev katastrofale.
Disse underjordiske magmaintrusioner brændte gennem en otte miles tyk stak af old russisk klippe i Tunguska-bassinet. Denne geologiske lagkage inkluderede rester af gamle saltflader og sandsten, men mere kritisk, kulstofrig kalksten, naturgasforekomster fra gamle have og kul fra tidligere aldre. Ved kontakt antændte magmaen disse fossile brændstoffer og kulstofrige klipper, hvilket udløste massive gaseksplosioner, der brækkede den overliggende klippe. Ved overfladen brusede halv miles brede kratere ud og frigjorde gigaton af kuldioxid og metan til atmosfæren.
Efter hundredtusinder af år med typiske overfladeudbrud var vulkanerne begyndt at brænde gennem undergrunden. De Sibiriske Trapper brusede ud i en massiv skala og fungerede som enorme kul-fyrede kraftværker, naturgasfaciliteter og cementfabrikker. Som en videnskabsmand beskrev end-Perm udryddelsen, "Forbrændingen af kul ville have repræsenteret en ukontrolleret og katastrofal frigivelse af energi fra Jordens planetariske brændselscelle." Disse udbrud frigjorde enorme mængder CO₂ langt for hurtigt for planeten at absorbere.
Her er en sandsynlig sekvens af begivenheder i slutningen af Perm-perioden. Først fangede den overskydende CO₂ mere af solens energi nær Jordens overflade – en grundlæggende fysisk proces forstået af videnskabsmænd i over 150 år. Som et resultat varmede planeten op med omkring 10°C over tusinder af år, hvilket skubbede både dyre- og planteliv til deres grænser. Varmere luft indeholder også mere fugt – omkring 7% mere per grad opvarmning – så da temperaturerne steg, intensiverede vandcyklussen, hvilket førte til hyppigere og voldsommere storme.
Havene varmede også op, hvilket reducerede deres iltindhold. Havdyr, der allerede kæmpede i varmen, havde brug for mere ilt, ikke mindre. Da havene blev varmere og mere stagnerende, begyndte havlivet at dø ud. For at gøre det værre opløste atmosfærisk CO₂ sig i havet som kulsyre, hvilket forøgede surhedsgraden og tømte karbonatet, som mange organismer bruger til at bygge skaller. Havdyr blev svage, syge eller formåede slet ikke at danne skaller.
Med havlivet i kollaps begyndte det marine fødenet at rakne. På land ødelagde vilde brande økosystemer og frigjorde endnu mere CO₂, mens voldsomme storme hamrede kontinenterne. Affald fra landet skyllede ud i havet og medbragte næringsstoffer som fosfor, der brændstof til massive algeopblomstringer. Da disse opblomstringer døde og nedbrød, forbrugte de endnu mere ilt og kvælede oceanerne.
Efterhånden som CO₂ fortsatte med at strømme fra de Sibiriske Trapper, blev planeten varmere og skubbede forholdene ud over, hvad komplekst liv kunne udholde. I disse livløse, iltfattige have begyndte gamle anaerobe bakterier – som ikke har brug for ilt for at overleve – at trives. Nogle af disse bakterier bruger sulfat til energi og frigiver giftig brintsvovl som biprodukt. Denne gas er dødelig for iltåndende liv, som ses i dag i gødningsgrave eller omkring oliefelter som dem i Texas' Perm-bassin. Giften spred
