Daniel Rothman lucrează la ultimul etaj al Departamentului de Științe ale Pământului, Atmosferice și Planetare de la Institutul Tehnologic din Massachusetts—o clădire mare de beton cu vedere spre râul Charles din Cambridge. Matematician de formare, Rothman studiază sistemele complexe și a găsit un subiect captivant în comportamentul Pământului. În special, el investighează ciclul carbonului al planetei în trecutul îndepărtat, mai ales în timpul unor momente rare când acesta a fost împins dincolo de un punct critic și a intrat într-o spirală de scăpătat de sub control, necesitând sute de mii de ani pentru a se recupera.
Deoarece toată viața de pe Pământ este bazată pe carbon, perturbările majore ale ciclului carbonului sunt mai bine cunoscute ca extincții în masă. Geologii au făcut o descoperire îngrijorătoare în ultimele decenii: multe dintre extincțiile în masă ale Pământului—inclusiv cea mai gravă dintre toate—nu au fost cauzate de impacturi de asteroizi, așa cum s-a crezut cândva, ci de erupții vulcanice masive care au eliberat cantități catastrofale de CO₂ în atmosferă și oceane.
Dacă prea mult CO₂ este eliberat prea repede, acesta poate copleși ciclul carbonului și poate declanșa o buclă de feedback planetar. Procesele naturale ale Pământului pot amplifica apoi problema, eliberând și mai mult carbon și trimițând clima într-o spirală devastatoare care durează 100.000 de ani înainte ca stabilitatea să se restabilească. Nu contează dacă nivelurile de CO₂ sunt inițial ridicate sau scăzute—ce contează este viteza schimbării. O creștere rapidă poate duce la dezastru.
Ciclul carbonului gestionează în mod normal eliberarea lentă și constantă de CO₂ din vulcani pe parcursul a milioane de ani, mutând carbonul între aer, oceane și organisme vii înainte ca acesta să revină în cele din urmă în Pământ. Dar dacă o cantitate uriașă de carbon este eliberată într-un timp foarte scurt—mai repede decât poate absorbi planeta—poate declanșa un lanț de reacții mult mai distructiv decât evenimentul inițial. Poate exista un prag critic care separă evenimentele obișnuite de încălzire, la care viața se poate adapta, de extincțiile de nesfârșit.
Deși au trecut peste 60 de milioane de ani de când Pământul a depășit ultima dată un astfel de prag, cercetările lui Rothman sugerează că acum împingem planeta pe aceeași cale periculoasă. Odată ce vom trece de acea linie, o extincție în masă poate deveni inevitabilă, chiar dacă durează mii de ani să se desfășoare pe deplin.
De-a lungul istoriei Pământului, au existat doar câteva moduri de a elibera cantități enorme de carbon din scoarță în atmosferă: evenimente vulcanice masive rare care au loc la aproximativ fiecare 50 de milioane de ani și—după câte știm—capitalismul industrial, care a avut loc doar o dată.
Extincțiile în masă nu sunt pur și simplu evenimente foarte rele. Ele nu sunt pandemii care perturbă civilizația precum COVID-19, care a ucis mai puțin de 1% dintr-o singură specie de primate. Ele nu sunt precum pierderea unui sfert din vegetația lumii sau glaciația care a sterilizat o mare parte din America de Nord acum 20.000 de ani. Nici măcar nu sunt precum erupțiile super-vulcanilor, care—deși capabile să devasteze societatea modernă—nu au avut un efect durabil asupra biodiversității globale. Toate acestea fac parte din provocările normale ale vieții pe Pământ. Viața le-a suportat înainte. Dacă ar fi fost vulnerabilă la genul de perturbări de rutină care fac parte din viața de zi cu zi pe o planetă vulcanică. Dar, deși Pământul este o lume robustă, rezistentă la tot felul de stresuri de neimaginat pe care le suportă în mod regulat, la fiecare 50 până la 100 de milioane de ani se întâmplă ceva cu adevărat catastrofal. Acestea sunt marile extincții în masă, când condițiile de pe suprafața planetei devin atât de ostile peste tot încât copleșesc capacitatea aproape tuturor formelor de viață complexe de a se adapta.
De cinci ori în istoria vieții animale, această devastare a atins—și într-un caz, a depășit cu mult—pragul oarecum arbitrar de anihilare a 75% din speciile Pământului, câștigând titlul de "extincție majoră în masă". Paleontologii se referă la acestea ca la "Cei Cinci Mari", deși registrul fosil arată, de asemenea, zeci de alte extincții în masă mai puțin severe. Cea mai recentă dintre Cei Cinci Mari a lovit acum 66 de milioane de ani, o catastrofă globală suficient de gravă încât să pună capăt domniei dinozaurilor uriași.
A lăsat în urmă un crater lat de 110 de mile, descoperit în 1978 sub Peninsula Yucatán din Mexic de geofizicienii care lucrau pentru compania de stat petrolieră Pemex. Mărimea și forma craterului au indicat faptul că un asteroid lat de șase mile a săpat instantaneu o gaură adâncă de 20 de mile în pământ. Trei minute mai târziu, un lanț muntos extrem de temporar de 10 mile înălțime, format din granit topit exploziv, s-a ridicat în sus. În haosul creat, 76% dintre speciile animale au fost anihilate.
În comparație, pagubele pe care oamenii le-au provocat restului lumii vii sunt relativ modeste până acum, reprezentând probabil mai puțin de 10% dintre speciile pierdute. Cel puțin deocamdată. Conform unui studiu influent din 2011 publicat în Nature de paleobiologul Anthony Barnosky, dacă vom continua la ritmul nostru actual de extincție, am putea trece de la nivelul nostru deja alarmant—o extincție minoră în masă—la a șasea extincție majoră în masă în doar trei secole sau în până la 11.330 de ani. Pentru viitorii geologi, nu ar arăta diferit de un impact de asteroid. Și mai îngrijorător, ar putea exista puncte critice de-a lungul cărora speciile rămase din lume dispar aproape toate deodată, precum nodurile dintr-o rețea electrică care eșuează împreună în timpul unui colaps.
Având în vedere cât de devastator a fost deja impactul uman asupra biosferei, este înfiorător să ne gândim că cea mai gravă extincție în masă provocată de noi ar putea fi încă în față.
O perioadă din istoria planetei noastre se remarcă ca fiind unic instructivă—și unic haotică, volatilă și mortală—când vine vorba de supraîncărcarea cu CO2. Acum 300 de milioane de ani, Pământul și-a pierdut în mod repetat controlul asupra ciclului său de carbon și a suferit 90 de milioane de ani de extincții în masă, inclusiv două dintre cele mai grave catastrofe globale din toate timpurile, ambele antrenate de CO2. Într-un caz, planeta a murit aproape. Paleontologul Paul Wignall a descris-o ca fiind "un climat de răutate fără precedent". La sfârșitul perioadei Permiene, acum 252 de milioane de ani, suficiente lavă a erupt din Siberia și s-a infiltrat în scoarță pentru a îngropa cele 48 de state inferioare ale SUA sub un kilometru de rocă.
Adâncime de un kilometru.
Rămășițele acestor curgeri antice de lavă sunt cunoscute sub numele de Trapele Siberiene. Astăzi, ele formează chei dramatice de râu și podișuri de rocă neagră în sălbăticia boreală îndepărtată a Rusiei. Erupțiile care le-au creat, acoperind cândva Siberia cu 2 milioane de mile pătrate de bazalt fumegând, aparțin unei clase rare de uriași numite Provincii Magmatice Mari (LIPs).
LIP-urile sunt de departe cele mai periculoase fenomene din istoria Pământului, cu un palmares mult mai catastrofal decât al asteroizilor. Acești vulcani ucigași de planete, care apar o dată la o eră, sunt complet diferiți de erupțiile tipice precum Tambora, Mount Rainier sau Krakatau—sau chiar Yellowstone. Imaginați-vă dacă Hawaii s-ar fi format nu pe parcursul a zeci de milioane de ani, împrăștiată în Pacific, ci dintr-o dată într-o scurtă și violentă izbucnire. În mai puțin de un milion de ani, și toate într-o singură regiune—uneori chiar izbucnind prin centrele continentelor—aceste evenimente vulcanice masive, cunoscute sub numele de Provincii Magmatice Mari (LIPs), sunt mărturia dramatică a Pământului că scoarta noastră subțire de rocă și stratul delicat de viață care o acoperă stau deasupra unui motor planetar agitat și indiferent. Aici, curenții colosali de rocă trag plăcile oceanice întregi în miezul planetei pentru a fi distruse și refăcute. Când acest proces este perturbat, LIP-urile erup ca o indigestie tectonică, inundând zone vaste cu rocă vulcanică. Dacă aceste erupții sunt suficient de mari și rapide, ele pot devasta lumea.
La sfârșitul perioadei Permiene, în timpul celei mai mari extincții în masă din istorie, aceste erupții ar fi produs explozii terifiante, provocând probabil ierni vulcanice scurte și ploi acide. A existat o otravă larg răspândită cu mercur, împreună cu gaze toxice de fluor și clor—similar cu ceea ce a sufocat soldații în tranșeele din Primul Război Mondial. Cel mai important, și catastrofal pentru viață, erupțiile au eliberat o cantitate de dioxid de carbon care a alterat planeta.
Interesant, pe măsură ce datarea lavei siberiene a devenit mai precisă, știm acum că extincția în masă nu a început decât după 300.000 de ani de erupții—după ce două treimi din lavă inundase deja nordul Pangeei cu roci groase de mile. Acest lucru este derutant. Vulcanii își vărsau amestecul lor mortal obișnuit de sute de mii de ani, depășind cu mult poluarea industrială modernă. Ar fi existat nenumărate explozii violente și furtuni corozive de ploaie acidă. Cu toate acestea, viața a persistat; biosfera este rezistentă. Deci, de ce, după atâta devastare susținută, viața s-a prăbușit brusc la nivel mondial, chiar și în cele mai adânci oceane de pe partea opusă a planetei?
Ce a cauzat extincția în masă? "Poți exclude lavele", spune Seth Burgess, un geolog de la US Geological Survey. Dar ceva la acești vulcani siberieni trebuie să se fi schimbat dramatic după 300.000 de ani, declanșând prăbușirea globală. Deci, ce anume?
Planeta a început să-și ardă propriile combustibili fosili.
Rezultatul a fost un aflux masiv de carbon care a copleșit sistemele de reglare ale Pământului și a scos clima din echilibru.
Vulcanii emit în mod natural CO₂ semnificativ—până la 40% din gazele dintr-un orificiu pot fi dioxid de carbon. Dar după secole de activitate la suprafață, ceva mult mai periculos a început să se producă în subteran. Plăci uriașe de magmă, groase de 1.000 de picioare, incapabile să ajungă la suprafață, s-au răspândit lateral prin roci adânci precum rădăcini strălucitoare, încălzind totul în calea lor. Acesta este momentul în care condițiile au devenit catastrofale.
Aceste intruziuni subterane de magmă au ars printr-o stivă de rocă rusă veche groasă de opt mile în Bazinul Tunguska. Acest strat geologic includea rămășițe de vechi câmpii sărate și gresii, dar mai critic, calcar bogat în carbon, zăcăminte de gaze naturale din mări antice și cărbune din epoci trecute. La contact, magma a aprins acești combustibili fosili și roci bogate în carbon, declanșând explozii masive de gaze care au fracturat roca de deasupra. La suprafață, au erupt cratere late de jumătate de milă, eliberând gigatone de dioxid de carbon și metan în atmosferă.
După sute de mii de ani de erupții de suprafață tipice, vulcanii începuseră să ardă substratul. Trapele Siberiene au erupt la scară masivă, acționând precum uriașe centrale electrice pe cărbune, instalații de gaze naturale și fabrici de ciment. După cum a descris un scientist extincția de la sfârșitul Permianului, "Arderea cărbunelui ar fi reprezentat o eliberare necontrolată și catastrofală de energie din celula de combustibil planetară a Pământului." Aceste erupții au eliberat cantități enorme de CO₂ mult prea repede pentru ca planeta să le poată absorbi.
Iată o secvență probabilă de evenimente de la sfârșitul perioadei Permiene. În primul rând, excesul de CO₂ a captat mai multă energie solară în apropierea suprafeței Pământului—un proces fizic de bază înțeles de oamenii de știință de peste 150 de ani. Ca urmare, planeta s-a încălzit cu aproximativ 10°C pe parcursul a mii de ani, împingând atât viața animală, cât și cea vegetală la limitele lor. Aerul mai cald poate deține, de asemenea, mai multă umiditate—cu aproximativ 7% mai mult pe grad de încălzire—așa că, pe măsură ce temperaturile au crescut, ciclul apei s-a intensificat, ducând la furtuni mai frecvente și mai severe.
Și oceanele s-au încălzit, reducându-și conținutul de oxigen.
