Daniel Rothman a Massachusetts-i Műszaki Egyetem Föld-, Légkör- és Bolygótudományi Tanszékének legfelső emeletén dolgozik – egy hatalmas betonépületben, amely a cambridge-i Charles folyóra néz. Matematikusként képzett Rothman komplex rendszereket tanulmányoz, és lenyűgöző témát talált a Föld viselkedésében. Különösen a bolygó szénciklusát vizsgálja a távoli múltban, főleg azokban a ritka pillanatokban, amikor az áttörte a kritikus küszöböt és irányíthatatlanná vált, majd több százezer évbe telt, mire helyreállt.
Mivel a Földön minden élet szén alapú, a szénciklus jelentős zavarásait tömeges kihalásként ismerjük. A geológusok az elmúlt évtizedekben aggasztó felfedezést tettek: a Föld számos tömeges kihalása – köztük a valaha volt legrosszabb – nem aszteroida-becsapódásoknak volt köszönhető, ahogy azt korábban gondolták, hanem hatalmas vulkánkitöréseknek, amelyek katasztrofális mennyiségű CO₂-t juttattak a légkörbe és az óceánokba.
Ha túl gyorsan és túl sok CO₂ kerül a légkörbe, az elboríthatja a szénciklust és kiválthat egy bolygóméretű visszacsatolási hurkot. A Föld természetes folyamatai ezután felerősíthetik a problémát, még több szenet szabadítva fel, és a klímát egy pusztító spirálba taszítva, amely 100 000 évig tart, mielőtt a stabilitás visszatérne. Nem számít, hogy a CO₂-szint kezdetben magas vagy alacsony volt – a változás sebessége a lényeg. A gyors növekedés katasztrófához vezethet.
A szénciklus általában kezeli a vulkánokból származó CO₂ lassú, folyamatos kibocsátását évmilliók alatt, mozgatva a szenet a levegő, az óceánok és az élőlények között, mielőtt az visszatérne a Földbe. De ha hatalmas mennyiségű szén nagyon rövid idő alatt – gyorsabban, mint amennyit a bolygó el tudna nyelni – kerül a légkörbe, az olyan láncreakciót indíthat el, amely sokkal pusztítóbb, mint a kezdeti esemény. Létezhet egy kritikus küszöb, amely elválasztja a szokásos felmelegedési eseményeket, amelyekhez az élet alkalmazkodni tud, a megállíthatatlan kihalásoktól.
Bár több mint 60 millió év telt el azóta, hogy a Föld utoljára átlépte ezt a küszöböt, Rothman kutatásai arra utalnak, hogy most ugyanarra a veszélyes útra tereljük a bolygót. Ha egyszer átlépjük ezt a határt, a tömeges kihalás elkerülhetetlenné válhat, még akkor is, ha több ezer évbe telik, amíg teljesen kibontakozik.
A Föld történetében csak néhány módja volt a kéregből származó hatalmas mennyiségű szén felszabadítására: ritka, nagy vulkánkitörések, amelyek nagyjából 50 millió évente fordulnak elő, és – amennyire tudjuk – az ipari kapitalizmus, amely csak egyszer történt meg.
A tömeges kihalások nem egyszerűen nagyon rossz események. Nem olyan civilizációt megbénító pandémiák, mint a COVID-19, amely egyetlen főemlős faj kevesebb mint 1%-át ölte meg. Nem olyanok, mint a világ növényzetének negyedének elvesztése, vagy az eljegesedés, amely 20 000 évvel ezelőtt sterilizálta Észak-Amerika nagy részét. Még a szupervulkánkitörésekhez hasonlóak sem, amelyek – bár képesek pusztítani a modern társadalmat – nem voltak tartós hatással a globális biodiverzitásra. Ezek mind a földi élet normális kihívásainak részei. Az élet már kiállta őket korábban. Ha sebezhető lenne az olyan rutin zavarásokra, amelyek a vulkánbolygó mindennapi életének részei. De bár a Föld egy szilárd világ, ellenáll mindenféle elképzelhetetlen stressznek, amelyet rendszeresen elszenved, 50-100 millió évente valami igazán katasztrofális történik. Ezek a nagy tömeges kihalások, amikor a bolygó felszínének körülményei mindenhol annyira ellenségesekké válnak, hogy elnyomják szinte minden összetett életformának alkalmazkodási képességét.
Az állati élet történetében ötször érte el ez a pusztítás – és egy esetben messze meghaladta – a Föld fajainak 75%-ának kiirtásának kissé önkényes küszöbét, ezzel elnyerve a "nagy tömeges kihalás" címet. A paleontológusok ezekre az Öt Nagyként hivatkoznak, bár a fosszilis rekord több tucat más, kevésbé súlyos tömeges kihalást is mutat. Az Öt Nagy legutolsója 66 millió évvel ezelőtt történt, egy olyan globális katasztrófa, amely elég súlyos volt ahhoz, hogy véget vessen az óriás dinoszauruszok uralmának.
110 mérföld széles krátert hagyott maga után, amelyet 1978-ban fedeztek fel a mexikói Yucatán-félsziget alatt, a Pemex állami olajtársaságnál dolgozó geofizikusok. A kráter mérete és alakja azt jelezte, hogy egy hat mérföld széles aszteroida azonnal 20 mérföld mély lyukat vájt a földbe. Három perccel később egy rendkívül átmeneti, 10 mérföld magas, robbanó olvadt gránitból álló hegylánc emelkedett fel. A káoszban az állatfajok 76%-a kipusztult.
Összehasonlításképpen, az emberek által a többi élőlényre gyakorolt kár eddig viszonylag szerény, talán kevesebb mint 10%-át teszi ki az elveszett fajoknak. Legalábbis egyelőre. Anthony Barnosky paleobiológus 2011-es, a Natureban megjelent befolyásos tanulmánya szerint, ha jelenlegi kihalási ütemünkön folytatjuk, akár három évszázad, akár 11 330 év alatt is eljuthatunk a már riasztó szintű – kisebb tömeges kihalás – a hatodik nagy tömeges kihalásig. A jövő geológusai számára ez nem lenne különbözö egy aszteroida-becsapódástól. Még aggasztóbb, hogy útközben lehetnek fordulópontok, ahol a világ megmaradt fajai szinte egyszerre tűnnek el, mint egy összeomlás során együtt meghibásodó csomópontok egy áramellátási hálózatban.
Figyelembe véve, milyen pusztító volt már az emberi hatás a bioszférára, hátborzongató arra gondolni, hogy a tömeges kihalásunk legrosszabb része még mindig előttünk áll.
A bolygónk történetének egyik időszaka kiemelkedően oktatási értékű – és egyedülállóan kaotikus, ingatag és halálos – amikor a CO2-túlterhelésről van szó. 300 millió évvel ezelőtt a Föld ismételten elvesztette irányítását a szénciklusa felett, és 90 millió évig tartó tömeges kihalásokat élt át, köztük két, valaha volt legrosszabb globális katasztrófát, mindkettőt a CO2 hajtotta. Egy esetben a bolygó majdnem meghalt. Paul Wignall paleontológus "párhuzam nélküli gonoszságú klímaként" írta le. A perm időszak legvégén, 252 millió évvel ezelőtt, elég láva ömlött ki Szibériából és szivárgott a kéregbe, hogy az USA alsó 48 államát egy kilométer vastag kőzetréteg alá temesse.
Egy kilométer mélyen.
Ezeknek az ősi lávafolyásoknak a maradványai a Szibériai csapdákként ismertek. Ma drámai folyóvölgyeket és fekete sziklák fennsíkjait alkotnak Oroszország távoli boreális vadonjában. A kitörések, amelyek létrehozták őket, és egyszer 2 millió négyzetmérföldnyi gőzölgő bazalttal borították be Szibériát, a ritka óriások kategóriájába tartoznak, amelyeket Nagy Magmás Tartományoknak (LIP-ek) neveznek.
A LIP-ek messze a legveszélyesebb jelenségek a Föld történetében, sokkal katasztrofálisabb múltúak, mint az aszteroidák. Ezek a korszakonként egyszer előforduló, bolygópusztító vulkánok teljesen különböznek a tipikus kitörésektől, mint a Tambora, a Mount Rainier vagy a Krakatau – vagy akár a Yellowstone. Képzeld el, ha Hawaii nem több tízmillió év alatt, szétszórva a Csendes-óceánban, hanem egyszerre, egy rövid, heves kitörésben jött volna létre. Egymillió évnél rövidebb idő alatt, és mindegyik egy régióban – néha még a kontinensek közepén is áttörve – ezek a hatalmas vulkánkitörések, az úgynevezett Nagy Magmás Tartományok (LIP-ek), a Föld drámai emlékeztetői, hogy a vékony sziklás kéreg és az azt borító érzékeny életréteg egy kavargó, közömbös bolygómotor felett nyugszik. Itt a sziklák hatalmas áramlatai egész óceáni lemezeket húznak le a bolygó magjába, hogy megsemmisüljenek és újjáépüljenek. Amikor ez a folyamat megzavarodik, a LIP-ek olyanok, mint a tektonikus emésztési zavar, elárasztva hatalmas területeket vulkáni kőzettel. Ha ezek a kitörések elég nagyok és gyorsak, pusztíthatják a világot.
A perm időszak végén, a történelem legnagyobb tömeges kihalása során ezek a kitörések ijesztő robbanásokat produkáltak volna, valószínűleg rövid vulkáni teleket és savas esőt okozva. Széleskörű higanymérgezés volt, valamint mérgező fluor- és klórgázok – hasonlóan ahhoz, ami megfojtotta a katonákat az első világháború lövészárkában. A legfontosabb és az élet számára katasztrofális, hogy a kitörések egy bolygót megváltoztató mennyiségű szén-dioxidot szabadítottak fel.
Érdekes módon, ahogy a szibériai láva kormeghatározása pontosabbá vált, most már tudjuk, hogy a tömeges kihalás csak a kitörések 300 000 éve után kezdődött – miután a láva kétharmada már mérföldnyi vastag kőzettel elárasztotta Észak-Pangeát. Ez rejtélyes. A vulkánok évszázadok óta szórták szokásos halálos keveréküket, messze felülmúlva a modern ipari szennyezést. Számtalan heves robbanás és maró savas esővihar volt volna. Mégis az élet kitartott; a bioszféra ellenálló. Akkor miért, ennyi tartós pusztítás után, omlott össze hirtelen az élet világszerte, még a bolygó másik oldalán lévő legmélyebb óceánokban is?
Mi okozta a tömeges kihalást? "Kizárhatod a lávákat" – mondja Seth Burgess, a US Geological Survey geológusa. De valami drámai változásnak kellett történnie ezekkel a szibériai vulkánokkal 300 000 év után, amely globális összeomlást váltott ki. Szóval mi volt az?
A bolygó saját fosszilis üzemanyagait kezdte el égetni.
Az eredmény egy hatalmas szénáradat volt, amely elborította a Föld szabályozó rendszereit és kiegyensúlyozatlanná tette az éghajlatot.
A vulkánok természetesen jelentős mennyiségű CO₂-t bocsátanak ki – egy nyílás gáznak akár 40%-a is lehet szén-dioxid. De évszázadoknyi felszíni tevékenység után valami sokkal veszélyesebb kezdett főni a föld alatt. Hatalmas, 1000 láb vastag magma rétegek, amelyek nem tudtak a felszínre jutni, oldalirányban terjedtek mély sziklákban, mint izzó gyökerek, melegítve mindent az útjukban. Ekkor váltak katasztrofálissá a körülmények.
Ezek a földalatti magma behatolások átégették egy nyolc mérföld vastag ősi orosz kőzetréteget a Tunguszka-medencében. Ez a geológiai réteges pite tartalmazott régi sósfennsíkok és homokkő maradványait, de még fontosabb, szénben gazdag mészkövet, ősi tengerekből származó földgáz lerakódásokat és múlt korból származó szenet. Érintkezéskor a magma meggyújtotta ezeket a fosszilis üzemanyagokat és szénben gazdag kőzeteket, hatalmas gázrobbanásokat kiváltva, amelyek széttörték a felette lévő kőzetet. A felszínen fél mérföld széles kráterek robbantak ki, gigatonna szén-dioxidot és metánt juttatva a légkörbe.
Több százezer évnyi tipikus felszíni kitörés után a vulkánok elkezdték átégetni a felszín alatti rétegeket. A Szibériai csapdák nagymértékben kitörtek, ó
