Загадка мезозойских океанов: почему они периодически становились безжизненными?

Эпизоды глобального недостатка кислорода в океанах были частыми в мезозойскую эру. Согласно общепринятой теории, это было связано с усиленным разрушением горных пород.

В новом исследовании ученые продемонстрировали, что разрушение суши и движение дна океана во время распада Гондваны действительно могли инициировать цепь событий, приведших к массовому исчезновению морских организмов.

В мезозойскую эру на Земле установились благоприятные условия. Мягкий теплый климат, отсутствие полярных ледников способствовали расцвету жизни. Однако в разгар этого периода в Мировом океане начались катастрофические события, вызванные нарушением глобального углеродного цикла. Воды, лишенные растворенного кислорода и насыщенные сульфидами, становились смертельно опасными для большинства морских обитателей.

Периоды, когда в океанах возникал дефицит кислорода, называются аноксическими событиями. Их связывают с глобальным потеплением, усиливающим круговорот воды и химическое разрушение континентов. Это, в свою очередь, приводит к увеличению биомассы океана и ее захоронений, что отражается в геологической записи в виде слоев богатых органикой черных сланцев.

Океанские аноксические события, по геологическим стандартам, кратковременны, но глобальны. Они неоднократно происходили в прошлом, однако во второй половине мезозоя, около 185-85 миллионов лет назад, произошла серия последовательных эпизодов. Их связывают с распадом суперконтинента Гондвана, что вызвало всплески интенсивного вулканизма. Это подтверждают большие магматические провинции (LIP), связанные с континентальными рифтовыми зонами.

Вспышки вулканизма сопровождались выбросами большого количества диоксида углерода — мощного парникового газа, — что усиливало химическое разрушение. Вопрос заключается в скорости запуска этого процесса после LIP: сразу или через несколько десятков миллионов лет?

Ученые из Великобритании, США, Канады и Нидерландов решили ответить на этот вопрос. В статье, опубликованной в журнале Nature Geoscience, они объединили результаты реконструкций плитной тектоники, тектонико-геохимического анализа и глобального биогеохимического моделирования.

Профессор Том Жерно из Саутгемптонского университета (Великобритания), первый автор статьи, пояснил, что распад Гондваны в мезозойскую эру сопровождался массивным вулканизмом по всей планете. Движение тектонических плит создало океанское дно, и в результате разрушения вулканических пород питательные вещества поступали в океаны в больших количествах.

Жерно отметил, что им удалось найти доказательства множественных эпизодов химического разрушения дна океана и континентов, которые попеременно нарушали баланс в океанах.

Анализируя геологические записи, авторы исследования обнаружили, что пики разрушения совпали по времени с большинством океанских аноксических событий. Это обогатило океаны фосфором — естественным удобрением, — вызвав взрывной рост биомассы. Однако это обернулось дорогой ценой для морских экосистем.

Бенджамин Миллз, соавтор исследования из Университета Лидса (Великобритания), отметил, что большие объемы органики опускались на дно, поглощая кислород.

"В океане появились "мертвые зоны", свободные от жизни. Аноксические события обычно длились один-два миллиона лет и сильно влияли на морские экосистемы", — заключил Миллз.

Последствия этих событий ощущаются и по сей день. Осадочные породы того времени, насыщенные органикой, служат крупнейшими резервуарами нефти и газа.

Фото: unsplash. com/Thierry Meier thierrymeier (Creative Commons CC0 1.0 Universal Public Domain Dedication)