Геологи раздвоили убившее ихтиозавров кислородное обеднение океана

Около 94 миллионов лет назад произошло второе аноксическое событие — кислородное обеднение океана, из-за которого полностью вымерли ихтиозавры и плиозавры. Теперь ученые выяснили, что оно происходило не в один этап, как считалось ранее, а в два. Статья в Proceedings of the National Academy of Sciences рассказывает о том, что между двумя этапами понижения концентрации кислорода был период около 100 тысяч лет, когда содержание кислорода в океане и глобальный цикл углерода почти полностью восстановились.

В меловой период с мировым океаном произошло два аноксических (бескислородных) события, в процессе которых океан лишался значительной части кислорода. Первое из них — аптское аноксическое событие (oceanic anoxic event 1), оно произошло около 120 миллионов лет назад и продолжалось от 1 до 1,3 миллиона лет, второе (OAE 2) — произошло, по разным оценкам, 91 или 94 миллиона лет назад, и было чуть короче — около 800 тысяч лет. В результате аноксии океана происходило значительное понижение концентрации кислорода большого числа глубоководных областей, что делало воду непригодной для жизни организмов, которые используют кислород для своей жизнедеятельности, и соответственно, приводило к массовому вымиранию морских животных. Большинство ученых связывает понижение концентрации кислорода с процессами глобального потепления, увеличением концентрации углекислого газа в атмосфере и активацией вулканизма на планете.

Чтобы уточнить временные границы и последовательность геологических явлений во время второго аноксического события, геологи из Новой Зеландии и Великобритании под руководством Мэттью Кларксона (Matthew O. Clarkson) из Университета Отаго проанализировали изотопный состав урана в океанических и платформенных осадочных породах. Ученые исследовали карбонатные минералы, собранные в Средиземном и Северном морях и относящиеся к исследованному временному интервалу. По полученным данным о соотношении изотопов урана-235 и урана-238 (подкрепленным вспомогательными данными об изотопном составе углерода, кислорода и лития) авторы работы оценили динамику уменьшения концентрации кислорода вблизи океанского дна. Информативность такого анализа связана с тем, что растворимый в воде уран-IV очень чувствителен к окислительно-восстановительным свойствам среды, и в обедненной кислородом воде уран начинает восстанавливаться, выпадая в осадок. При этом уран-238 делает это значительно охотнее, так что его концентрация увеличивается в осадке и падает — в воде.

Ученые обнаружили, что в интересующем их интервале в осадке содержание изотопа урана-238 увеличивалось, но не один раз, а сразу два. За временной интервал около 100 тысяч лет между этими падениями уровень кислорода практически полностью восстановился. Кроме того, геологам удалось подтвердить, что, помимо понижения концентрации кислорода, также произошло увеличение содержания в океане концентрации сероводорода. Полученные геохимические данные ученые сопоставили с результатами биогеохимического компьютерного моделирования, и связали между собой изменения изотопного содержания урана с возможной динамикой в глобальных циклах углерода и фосфора. На основании этих моделей авторы работы определили, что во время обеих стадий аноксического события росла концентрация углекислого газа в атмосфере и увеличивалась температура.

Геологи отмечают, что количественный анализ концентраций кислорода в океанской воде и восстановление точных дат аноксических событий все еще остается довольно заметной проблемой из-за того, что различные модели предполагают различные механизмы этого процесса. В частности, не до конца понятно, насколько содержание кислорода в воде вблизи океанского дна соответствовало воде в менее глубоких зонах океана. Тем не менее, по полученным данным можно ограничить концентрации кислорода и углекислого газа в воде в разные периоды всего события.

Массовое вымирание морских животных многие ученые связывают изменением химического состава океанской воды и глобальным циклом углерода на планете. Например, некоторые геохимические модели предсказывают, что следующее массовое вымирание морских животных может начаться уже в начале XXII века. При этом наибольшей опасности при этом подвергаются животные с наибольшей массой тела.

Александр Дубов