Vulkaner

Tulivuoret myrkyttivät Maan elohopealla

Kun mantereet repesivät irti toisistaan, tulivuorenpurkaukset levittivät lähes 40 miljoonaa tonnia elohopeaa ympäri planeettaa. Nyt tiedetään, miten myrkkysade runteli triaskauden luontoa. Samanlainen tuho voi olla taas edessä.

Kun mantereet repesivät irti toisistaan, tulivuorenpurkaukset levittivät lähes 40 miljoonaa tonnia elohopeaa ympäri planeettaa. Nyt tiedetään, miten myrkkysade runteli triaskauden luontoa. Samanlainen tuho voi olla taas edessä.

Shutterstock

Brittigeologi Tamsin Mather kipuaa viimeiset metrit tulivuoren rinnettä, ja sitten hänen eteensä avautuu valtava kraatteri.

Hän on nyt kolme kilometriä merenpinnan yläpuolella Italiassa Etnan suurimman kraatterin reunalla. Etna on yksi maailman aktiivisimmista tulivuorista.
Kaksi vuotta aiemmin purkaus sai tulivuoren toisen sivun vyörymään monta metriä. Mather katsookin vähän hermostuneesti kraatterin pohjalle samalla, kun hän kokoaa laitteitaan.

Yhtäkkiä aurinko pimenee, kun kraatterista nouseva kylmä, paksu kaasupilvi kietoo tutkijan sisäänsä.

Vulkaner

Kaasunaamari on välttämätön varuste, kun geologi Tamsin Mather ottaa näytettä Etnan päästöistä.

© David Pyle

Rikkikaasu kirvelee iholla, ja Mather hytisee kylmästä. Onneksi hän on kohta valmis. Hän on saanut sen, mitä tuli hakemaan: hänen instrumenttinsa on imaissut näytteen Maan sisuksista tulvivasta elohopeakaasusta.

Tutkimuksen mukaan Etnasta pihisee rauhallisena vuonna 5,4 tonnia elohopeaa eli yli kymmenen kertaa oletettua enemmän. Todennäköisesti se jättää jälkensä seudun kasveihin ja eläimiin.

Matherin työ ei lopu näytteenottoon. Hänen tutkimuksensa etsii vastausta siihen, miten muinaiset tulivuoret myrkyttivät kaasuillaan paitsi lähiympäristön myös koko planeetan. Elohopea aiheutti solumuutoksia eläimissä ja kasveissa kaikkialla maapallolla. Ennen pitkää sama voi toistua.

Laava peitti neljä mannerta

Maapallon historian rajuin tulivuorenpurkaus sylki Maan pinnalle 2,4 miljoonaa kuutiokilometriä laavaa ja ilmaan 2,3 biljoonaa tonnia rikkiä. Samalla triaskauden lopulla tapahtunut mullistus repi silloin ainoan mantereen Pangean kahtia.

Myrkkykaasut levisivät kaikkialle ilmakehään, ja laavameri oli niin suuri, että sen jäljet ovat nykyäänkin nähtävissä 10 miljoonan neliökilometrin alueella neljällä mantereella.

Vulkaner

© Shutterstock & Lasse Lund-Andersen

Jättiläismanner repesi kahtia

Triaskaudella 252–201 miljoonaa vuotta sitten kaikki mantereet olivat kasautuneet yhdeksi supermantereeksi, jolle on annettu nimi Pangea. Triaskauden loppupuolella nykyiset Etelä-Amerikan ja Afrikan mantereet alkoivat etääntyä Pohjois-Amerikasta. Silloin todennäköisesti Pangeaan syntyi tulevien mantereiden väliin samantapainen uurre kuin nykyinen Iso hautavajoama Itä-Afrikassa. Uurteen kohdalla maankuori oli ohutta ja maanalainen sula kivimassa eli magma oli lähellä pintaa. Lopulta magma purkautui maankuoren läpi ja alkoi tulivuorenpurkaus, joka kesti ainakin 600 000 vuotta.

Kun purkaus lopulta hiipui, noin 75 % maailman kasvi- ja eläinlajeista oli tuhoutunut. Sukupuuttoon kuolleiden joukossa oli muun muassa krokotiilien sukulaisia, jotka olivat olleet vallitsevia maaeläimiä 50 miljoonaa vuotta. Niiden häviäminen tasoitti tietä hirmuliskoille, jotka hallitsivat maapalloa seuraavat 135 miljoonaa vuotta.

Tuhon mittasuhteet olivat niin valtavat, että Tamsin Mather alkoi epäillä maailmanlaajuisen elohopeamyrkytyksen olleen osasyynä.

Maailman tulivuoret sylkevät 700 tonnia elohopeaa vuodessa.

Vuonna 2017 Mather kollegoineen keräsi näytteitä vanhoista maakerroksista kuudesta paikasta eri puolilta maailmaa. Monet niistä olivat tuhansien kilometrien päässä triaskauden tulivuorista. Silti niistä löytyi elohopeaa. Näyttääkin siltä, että 201 miljoonaa vuotta sitten koko maapallo sai roiman annoksen elohopeaa.

Jos triaskauden vulkaaniset kaasut sisälsivät yhtä paljon elohopeaa kuin Matherin Etnasta ottama kaasunäyte, maapallolle levisi tuolloin lähes 40 miljoonaa tonnia elohopeaa. Se on melkein 60 000 kertaa niin paljon kuin kaikista nykyisistä tulivuorista vapautuu vuodessa.

Elohopea aiheutti kasveihin mutaatioita

Matherin tutkimuksen innoittamana kansainvälinen tutkijaryhmä ruotsalaisgeologi Sofie Lindströmin johdolla alkoi 2019 selvittää, miten triaskauden valtavat elohopeapäästöt vaikuttivat eliökuntaan.

Lindström kollegoineen keräsi fossiilistuneita saniaisten itiöitä 201 miljoonaa vuotta vanhoista maakerroksista Tanskasta ja Saksasta. Itiöt sisältävät saniaisten sukusoluja, ja niiden muodosta voidaan päätellä, ovatko kasvit altistuneet esimerkiksi myrkyille.

Terveellä kasvilla on epämuodostumia noin 3–5 prosentissa itiöistä, mutta Lindströmin ja hänen kollegojensa keräämistä itiöfossiileista lähes 56 prosenttia oli epämuodostuneita.

Epämuodostuneiden itiöiden osuus oli sitä suurempi, mitä enemmän samassa maakerroksessa oli elohopeaa. Tutkijat päättelivätkin, että kasvit oli sairastuttanut elohopea, joka voi tuhota solujen dna:ta.

Vulkaner

Iso osa triaskauden fossiilistuneista saniaisten itiöistä oli epämuodostuneita (punainen nuoli) elohopean vuoksi.

© S. Lindström et al.

Lindström kollegoineen huomauttaa, että saniaiset sietävät myrkkyjä suhteellisen hyvin, joten muut kasvit ovat voineet kärsiä vielä pahemmin.

Elohopean jäljet täysikasvuisissa kasveissa ja niiden sukusoluissa viittaavat siihen, että koko maailman kasvikunta oli lujilla.

Samaan aikaan tulivuorista vapautuneet hiilidioksidi ja rikkidioksidi saivat aikaan ilmaston lämpenemisen ja happaman sateen, jotka pahensivat tuhoa entisestään.

Tuho toistaa itseään

Saniaistutkimus osoittaa vasta, miten triaskauden elohopeamyrkytys vaikutti kasveihin, mutta on selvää, että myrkky teki pahaa jälkeä myös eläimistössä.

Elohopean vaikutus eläimiin tiedetään tutkimuksista, joissa on seurattu ihmisen aiheuttamien vuotuisten 3 000 tonnin elohopeapäästöjen seurauksia. Päästöt tulevat etupäässä kultakaivoksista, hiilen polttamisesta ja metallien ja sementin tuotannosta.

Elohopea rikastuu ravintoketjun huipulle ja voi vaurioittaa aikuisten eläinten hermostoa ja hormonitoimintaa ja aiheuttaa poikasille kehityshäiriöitä.

Osalla lintulajeista vuosittain lentokykyisiksi kasvavien poikasten osuus on puolittunut.

Vulkaner
© Shutterstock

Ihminenkään ei ole turvassa. Yhdysvaltojen ympäristönsuojeluviranomaisen EPA:n arvion mukaan maassa syntyy vuosittain 75 000 lasta, joilla on niin paha elohopeasta johtuva hermostovaurio, että se voi aiheuttaa ongelmia aikuisiällä.

Triaskauden eläimetkin saivat elohopeamyrkyksen, ja seurauksena oli lopulta joukkotuho.

Tamsin Mather ja muut tutkijat yrittävät estää elohopeakatastrofia toistumasta nykyaikana. Mather oli vuonna 2013 valmistelemassa YK:n elohopeaa koskevaa Minamatan yleissopimusta, jolla pyritään vähentämään maailman elohopeapäästöjä.

Pitkällä aikavälillä – miljoonien vuosien kuluessa – maailmanlaajuinen elohopeamyrkytys on kuitenkin todennäköisesti väistämätön.

Joidenkin tutkimusten mukaan Aasia on repeämässä kahtia Pakistanista Koillis-Siperiaan ulottuvan linjan kohdalta. Jos näin käy, Maan sisuksista magman mukana purkautuvat elohopeakaasut voivat uhata koko planeetan elämää.

VIDEO: Katso, millaiseksi tutkijat arvioivat maailmankartan muuttuvan