Siberische vulkanen zorgden voor massaal uitsterven

Geochemie Ruim 250 miljoen jaar geleden stierf bijna al het leven op aarde uit. Vulkanen in Siberië zorgden voor een sterke toename van CO2 .

Het Putorana Plateau in Siberië. Hier lagen ruim 250 miljoen jaar geleden de vulkanen die ervoor zorgden dat bijna al het leven op aarde uitstierf.
Het Putorana Plateau in Siberië. Hier lagen ruim 250 miljoen jaar geleden de vulkanen die ervoor zorgden dat bijna al het leven op aarde uitstierf. Foto Ukususha

De grootste uitstervingsgolf ooit – 252 miljoen jaar geleden – ging gepaard met een gigantische toename van CO2 in de atmosfeer en oceaan. Binnen 15.000 jaar werd 36.000 gigaton koolstof (C) de atmosfeer ingebracht, met een snelheid tot wel 4,5 gigaton per jaar. Temperaturen liepen op van gemiddeld 25 naar 40 °C en oceanen verstikten. Deze koolstof én de CO2 waren afkomstig van vulkaanuitbarstingen in Siberië, zo blijkt uit onderzoek van geochemici van onder andere de Universiteit van Oslo en de Universiteit Utrecht, maandag gepubliceerd in PNAS.

Het merendeel van het leven op aarde stierf 252 miljoen jaar geleden uit: 96 procent van het waterleven en 70 procent van het landleven. Dit alles gebeurde voor geologische begrippen vrijwel onmiddellijk. In slechts 60.000 jaar kreeg het leven op aarde deze klap. Het herstel van biodiversiteit duurde miljoenen jaren.

Een vloed lava

De ramp wordt al jaren in verband gebracht met onder andere de Siberische Trappen, een vulkanische vlakte die destijds een oppervlakte van zeven miljoen vierkante kilometer bedekte. Tijdens uitbarstingen kwam hier naast een vloed lava ook een grote hoeveelheid koolstofdioxide vrij, resulterend in een snelle opwarming van de aarde. Hoeveel CO2 precies was onbekend, maar daar brengt dit onderzoek verandering in.

De onderzoekers reconstrueren de historische koolstofsamenstelling van atmosfeer en oceaan aan de hand van boorkernen uit de Barentszzee. Die bevatten informatie over de koolstofsamenstelling van lucht en water van 250 miljoen jaar geleden. Aan de hand van deze hoeveelheid koolstof (C) kon ook de toename van CO2 berekend worden.

Koolstof komt voor in twee stabiele verschijningsvormen (isotopen). Het overgrote deel is koolstof-12, met zes protonen en zes neutronen. Een kleiner deel is het zwaardere koolstof-13, met eenzelfde aantal protonen maar een extra neutron. Iedere koolstofbron bevat deze isotopen in een andere verhouding, als een eigen signatuur.

In hun boorkernen zagen de geologen een opvallende sprong in deze verhouding. Een model van klimaatsystemen berekende wat de oorzaak van deze sprong kon zijn. De onderzoekers vergeleken deze scenario’s met andere bewijsstukken, zoals de historische zuurtegraad van de oceaan en de temperatuur van het zeeoppervlak destijds. „Alle gegevens wijzen momenteel naar de Siberische Trappen als aanstichter van de massa-extinctie”, aldus Wolfram Kürschner, hoogleraar geologie aan de Universiteit van Oslo en co-auteur van de studie.

Broeikaseffect

Jan Smit, emeritus hoogleraar paleontologie en stratigrafie aan de VU, noemt het een gedegen onderzoek, maar volgens hem is „het laatste woord er nog niet over gezegd”. Zo kunnen volgens Smit ook methaanontsnappingen uit hydraten (kristalverbindingen waarin water aanwezig is) de sprong in koolstofverhouding verklaren.

Kürschner trekt een parallel met de huidige CO2-uitstoot van de mens, die nu ruim twee keer zo snel plaatsvindt als 252 miljoen jaar geleden. „We verstoren nu ook onze koolstofkringloop, door het gebruik van fossiele brandstoffen. De massa-extinctie is natuurlijk een voorbeeld van ver in het geologisch verleden en de schaal is anders, maar in principe spelen exact dezelfde mechanismen nu ook een rol. Of die CO2 komt uit fossiele brandstoffen of uit vulkanisme, het maakt voor het broeikaseffect niet zoveel uit.”