Daniel Rothman pracuje v nejvyšším patře budovy Oddělení věd o Zemi, atmosféře a planetách na Massachusettském technologickém institutu – rozlehlé betonové stavby s výhledem na řeku Charles v Cambridge. Rothman, který je vzděláním matematik, studuje komplexní systémy a našel přesvědčivé téma v chování Země. Konkrétně zkoumá uhlíkový cyklus planety v dávné minulosti, zejména během vzácných okamžiků, kdy byl překročen bod zvratu a cyklus se vymkl kontrole, na jehož obnovu byly zapotřebí stovky tisíc let.
Vzhledem k tomu, že veškerý život na Zemi je založen na uhlíku, jsou velké narušení uhlíkového cyklu známější jako hromadná vymírání. Geologové v posledních desetiletích učinili znepokojující objev: mnohá hromadná vymírání na Zemi – včetně toho nejhoršího všech dob – nebyla způsobena dopady asteroidů, jak se kdysi myslelo, ale masivními sopečnými erupcemi, které uvolnily katastrofální množství CO₂ do atmosféry a oceánů.
Pokud je příliš mnoho CO₂ uvolněno příliš rychle, může to přetížit uhlíkový cyklus a spustit planetární zpětnou vazbu. Přírodní procesy Země pak mohou problém zesílit, uvolnit ještě více uhlíku a uvrhnout klima do devastující spirály, která trvá 100 000 let, než se opět stabilizuje. Nezáleží na tom, zda jsou hladiny CO₂ na začátku vysoké nebo nízké – důležitá je rychlost změny. Rychlý nárůst může vést ke katastrofě.
Uhlíkový cyklus obvykle zvládá pomalé, stabilní uvolňování CO₂ ze sopek po miliony let, přesouvá uhlík mezi vzduchem, oceány a živými organismy, než se nakonec vrátí zpět do Země. Ale pokud je obrovské množství uhlíku uvolněno ve velmi krátkém čase – rychleji, než jej planeta dokáže absorbovat – může to spustit řetězovou reakci, která je mnohem ničivější než počáteční událost. Možná existuje kritický práh, který odděluje běžné oteplovací události, jimž se život dokáže přizpůsobit, od nezadržitelného vymírání.
Přestože od posledního překročení tohoto prahu uplynulo více než 60 milionů let, Rothmanův výzkum naznačuje, že nyní tlačíme planetu po stejné nebezpečné cestě. Jakmile tuto hranici překročíme, hromadné vymírání se může stát nevyhnutelným, i když jeho plný rozsah může trvat tisíce let.
V celé historii Země existovalo jen několik způsobů, jak uvolnit obrovská množství uhlíku z kůry do atmosféry: vzácné, masivní sopečné události, které se vyskytují zhruba každých 50 milionů let, a – pokud je nám známo – průmyslový kapitalismus, který nastal pouze jednou.
Hromadná vymírání nejsou jen velmi špatné události. Nejsou to narušení civilizace způsobující pandemie, jako je COVID-19, který zabil méně než 1 % jediného druhu primátů. Nejsou jako ztráta čtvrtiny světové vegetace nebo zalednění, které před 20 000 lety sterilizovalo velkou část Severní Ameriky. Ani se nepodobají erupcím supervulkánů, které – ačkoli jsou schopny devastovat moderní společnost – neměly trvalý dopad na globální biodiverzitu. To vše jsou součástí běžných výzev života na Zemi. Život je již dříve přestál. Pokud by byl zranitelný vůči běžným narušením, která jsou součástí každodenního života na sopečné planetě. Ale zatímco Země je odolný svět, který vydrží všechny druhy nepředstavitelných stresů, které pravidelně snáší, každých 50 až 100 milionů let dojde k něčemu skutečně katastrofickému. To jsou hlavní hromadná vymírání, kdy se podmínky na povrchu planety stanou všude tak nepřátelskými, že přemohou schopnost téměř veškerého složitého života přizpůsobit se.
V historii živočišného života pětkrát toto zpustošení dosáhlo – a v jednom případě daleko překročilo – poněkud libovolný práh vymizení 75 % druhů na Zemi, což si vysloužilo označení „hlavní hromadné vymírání“. Paleontologové je označují jako Velkou pětku, ačkoli fosilní záznamy ukazují také desítky dalších, méně závažných hromadných vymírání. Nejnovější z Velké pětky udeřilo před 66 miliony let, globální katastrofa dostatečně závažná, aby ukončila vládu obřích dinosaurů.
Zanechala za sebou kráter široký 110 mil, objevený v roce 1978 pod Yucatánským poloostrovem v Mexiku geofyziky pracujícími pro státní ropnou společnost Pemex. Velikost a tvar kráteru naznačovaly, že asteroid široký šest mil okamžitě vyhloubil v zemi díru hlubokou 20 mil. O tři minuty později se vzhůru vyvalil extrémně dočasný, deset mil vysoký horský hřeben explodujícího roztaveného žuly. V chaosu bylo vyhlazeno 76 % živočišných druhů.
Pro srovnání, škody, které lidé dosud způsobili zbytku živého světa, jsou relativně skromné, činí možná méně než 10 % ztracených druhů. Aspoň prozatím. Podle vlivné studie z roku 2011 v časopise Nature od paleobiology Anthonyho Barnoskyho, pokud budeme pokračovat současným tempem vymírání, mohli bychom eskalovat z již alarmující úrovně – menšího hromadného vymírání – k šestému hlavnímu hromadnému vymírání za pouhá tři století nebo až za 11 330 let. Pro budoucí geology by to vypadalo stejně jako dopad asteroidu. Ještě znepokojivější je, že po cestě mohou existovat body zvratu, kdy zbývající druhy na světě zmizí téměř všechny najednou, jako uzly v energetické síti, které selžou společně během kolapsu.
Vzhledem k tomu, jak devastující dopad mělo lidstvo již na biosféru, je mrazivé uvažovat o tom, že to nejhorší z našeho hromadného vymírání možná stále leží před námi.
Jedno období v historii naší planety vyniká jako jedinečně poučné – a jedinečně chaotické, nestálé a smrtelné – pokud jde o přetížení CO2. Před 300 miliony let Země opakovaně ztratila kontrolu nad svým uhlíkovým cyklem a přetrpěla 90 milionů let hromadného vymírání, včetně dvou nejhorších globálních katastrof všech dob, obě poháněné CO2. V jednom případě planeta téměř zemřela. Paleontolog Paul Wignall to popsal jako podléhání „klimatu nesrovnatelné zlovůle“. Na samém konci permského období, před 252 miliony let, vyvřelo ze Sibiře dost lávy a vsáklo se do kůry, aby pohřbilo 48 spodních států USA pod kilometrem horniny.
Kilometr hluboko.
Pozůstatky těchto starověkých lávových proudů jsou známé jako sibiřské trapy. Dnes tvoří dramatické říční kaňony a plošiny z černé horniny v odlehlé boreální divočině Ruska. Erupce, které je vytvořily, kdysi pokrývající Sibiř 2 miliony čtverečních mil vroucího bazaltu, patří do vzácné třídy obrů zvané Velké igneční provincie (LIPs).
LIPy jsou zdaleka nejnebezpečnější jevy v historii Země, s mnohem katastrofálnějším záznamem než asteroidy. Tyto jednou za éru, planetu zabíjející sopky jsou zcela odlišné od typických erupcí, jako je Tambora, Mount Rainier nebo Krakatau – nebo dokonce Yellowstone. Představte si, že by se Hawaii nevytvořila po desítkách milionů let, rozptýlená po Pacifiku, ale všechny najednou v krátkém, násilném výbuchu. Za méně než milion let, a vše v jedné oblasti – někdy dokonce praskající skrz střed kontinentů – tyto masivní sopečné události, známé jako Velké igneční provincie (LIPs), jsou dramatickou připomínkou Země, že naše tenká skalnatá kůra a jemná vrstva života, která ji pokrývá, spočívá nad vířícím, lhostejným planetárním motorem. Zde obrovské proudy hornin táhnou celé oceánské desky dolů k jádru planety, aby byly zničeny a přetvořeny. Když je tento proces narušen, LIPy vybuchují jako tektonické zažívací potíže, zaplavují obrovské oblasti sopečnou horninou. Pokud jsou tyto erupce dostatečně velké a rychlé, mohou svět zdevastovat.
Na konci permského období, během největšího hromadného vymírání v historii, by tyto erupce produkovaly děsivé exploze, pravděpodobně způsobující krátké sopečné zimy a kyselé deště. Došlo k rozsáhlé otravě rtutí spolu s toxickými plyny fluoru a chloru – podobně jako ty, které dusily vojáky v zákopech první světové války. Nejvýznamnější a pro život katastrofální bylo, že erupce uvolnily množství oxidu uhličitého měnící planetu.
Zajímavé je, že jak se datování sibiřské lávy stalo přesnějším, nyní víme, že hromadné vymírání nezačalo až 300 000 let po erupcích – poté, co dvě třetiny lávy již zaplavily severní Pangeu kilometry tlustou horninou. To je záhadné. Sopky chrlily svou obvyklou smrtící směs po stovky tisíc let, což daleko překonalo moderní průmyslové znečištění. Došlo by k nesčetným násilným explozím a korozivním bouřím s kyselým deštěm. Přesto život přetrvával; biosféra je odolná. Proč tedy po tolika trvajících devastacích život náhle kolaboval po celém světě, dokonce i v nejhlubších oceánech na opačné straně planety?
Co způsobilo hromadné vymírání? „Lávy můžete vyloučit,“ říká Seth Burgess, geolog z amerického geologického průzkumu. Ale něco na těchto sibiřských sopkách se muselo po 300 000 letech dramaticky změnit, což spustilo globální kolaps. Co to tedy bylo?
Planeta začala spalovat vlastní fosilní paliva.
Výsledkem byl masivní příliv uhlíku, který přemohl regulační systémy Země a vychýlil klima z rovnováhy.
Sopky přirozeně emitují významné množství CO₂ – až 40 % plynů z ventu může být oxid uhličitý. Ale po staletích povrchové činnosti se pod zemí začalo vařit něco mnohem nebezpečnějšího. Obrovské, 1000 stop tlusté vrstvy magmatu, neschopné dosáhnout povrchu, se šířily stranou hlubokou horninou jako žhnoucí kořeny, zahřívajíce vše v jejich cestě. V této chvíli se podmínky staly katastrofálními.
Tyto podzemní magmatické intruze propálily osm mil tlustý zásobník starověké ruské horniny v Tunguské pánvi. Tento geologický vrstvený dort zahrnoval pozůstatky starých slaných plání a pískovců, ale kritičtěji, na uhlík bohatý vápenec, ložiska zemního plynu z dávných moří a uhlí z minulých věků. Při kontaktu magma zapálilo tato fosilní paliva a na uhlík bohaté horniny, což spustilo masivní plynové exploze, které rozlomily nadložní horninu. Na povrchu vybuchly krátery široké půl míle, uvolňující gigatony oxidu uhličitého a metanu do atmosféry.
Po stovkách tisíc let typických povrchových erupcí sopky začaly hořet pod povrchem. Sibiřské trapy vybuchly v masivním měřítku, působící jako obrovské uhelné elektrárny, zařízení na zemní plyn a cementárny. Jak jeden vědec popsal permské vymírání, „Spalování uhlí by představovalo nekontrolovaný a katastrofický výdej energie z planetárního palivového článku Země.“ Tyto erupce uvolnily obrovská množství CO₂ příliš rychle na to, aby je planeta dokázala absorbovat.
Zde je pravděpodobný sled událostí na konci permského období. Za prvé, přebytečné CO₂ zachytilo více sluneční energie blízko povrchu Země – základní fyzikální proces, který vědci chápou již přes 150 let. V důsledku toho se planeta oteplila o asi 10 °C po tisíce let, čímž se jak živočišný, tak rostlinný život dostaly na své limity. Teplejší vzduch také zadržuje více vlhkosti – asi o 7 % více na každý stupeň oteplení – takže jak teploty stoupaly, vodní cyklus se zesílil, což vedlo k častějším a silnějším bouřím.
Oceány se také oteplily, čímž se snížil jejich obsah kyslíku. Mořská zvířata, již zápasící s horkem, potřebovala více kyslíku, ne méně. Jak se moře stávala teplejšími a více stagnujícími, mořský život začal vymírat. Aby toho nebylo málo, atmosférické CO₂ se rozpustilo v oceánu jako kyselina uhličitá, zvýšilo kyselost a vyčerpalo uhličitan, který mnoho organismů používá k budování schránek. Mořské tvorovy slábly, onemocněly nebo se jim vůbec nedařilo vytvářet schránky.
S kolabujícím životem v oceánech se začala rozpadat mořská potravní síť. Na souši ničily požáry ekosystémy a uvolňovaly ještě více CO₂, zatímco násilné bouře bičovaly kontinenty. Trosky ze souše spláchly do moře, nesoucí živiny jako fosfor, které poháněly masivní rozkvět řas. Když tyto květy odumřely a rozložily se, spotřebovaly ještě více kyslíku, čímž udusily oceány.
Jak CO₂ dál
