Gleccserek, vulkánok, oxigén

Jelenünk változásaira nézve is tanulságos lehet az a kutatás, amelyet az Oregoni Állami Egyetem mutatott be, és amelyben a jégkor utolsó szakaszának egyes eseményeit egymáshoz tudták kötni a szakemberek. A Nature folyóiratban publikált kutatási eredmények szerint a jég visszahúzódása miatt gyakoribbá váló vulkánkitörések nyomán a tengervízbe jutó tápanyagok olyan szokatlan biológiai aktivitást eredményeztek, amelyek elszipkázták az óceán oxigéntartalmának egy részét. Ennek hatására évezredes időtávú oxigénhiányos vízi környezet jött létre.

Észak-Amerika nyugati részén a Kordillerák láncait fedő jégtakarót (CIS) csupán egy szűk jégmentes folyosó választotta el a kontinens középső és keleti részén kialakult Laurenciai-jégtakarótól (LIS). A két régió közt azonban volt egy elég nagy eltérés is: a Kordillerák hegységrendszerében számtalan vulkán van, amelyek a jég visszahúzódásakor, a jégtakaró által addig kifejtett extra nyomásból felszabadulva robbanásos kitöréseket produkáltak. A tengerfenék üledékének rétegeit vizsgálva az e kitörésekből kihullott vulkáni hamu és az óceáni oxigénhiány ugyanabban az időben történt. Vajon van-e oksági kapcsolat ezek közt?

„Egyelőre nem tudjuk, hogy gyakoribbá válnak-e a vulkánkitörések, ahogy melegszik a klímánk” – mondta Jianghui Du, a kutatás vezetője. „Azt azonban tudjuk, hogy a csendes-óceáni tűzgyűrű vulkánjainak megmaradt jege gyorsan olvad, és az olvadás fontos tényező lesz, amit bele kell számítani a jövő, lakott területeket is veszélyeztető kitöréseinek előrejelzésébe.” A lakosságot érintő veszélyek mellett az óceáni oxigénszegény régiók növekedésére, a meglévő ilyen területek állapotának romlására is számítanak a kutatók.

A tengeri oxigénszegény régiókkal kapcsolatos ismereteink időben igen szűkek, ráadásul az éves-évtizedes változások igen jelentősek lehetnek, így nem teljesen világosak még az ezeket érintő összefüggések. Azt tudjuk, hogy a felmelegedéssel csökken az óceán oldott oxigéntartalma, de a felmelegedés egyedül nem magyarázza annak mértékét, és arra is számos elképzelés van, hogy pontosan mi zajlik ilyenkor. Egyik ilyen elmélet, hogy a vasban szegény észak-csendes-óceáni vizek produktivitása megnőtt attól, hogy extra vas jutott az óceánba.

Egy ilyen, hosszan tartó oxigéncsökkenéssel járó eseménysort vizsgáltak meg a kutatók részleteiben: a Csendes-óceán északi és keleti partvidékén kb. 19-9 ezer évvel ezelőtti időben, a jégkor végi olvadással egyszerre lejátszódó korszakot (a jég olvadását lásd a fentebbi videóban). Az a modern kori példákból ismert, hogy az északi-csendes-óceáni, vasban szegény régióban lezajló robbanásos vulkánkitörések után az algák élettevékenysége megnő, algavirágzások jönnek létre – ebből a kutatók azt az elméletet állították fel, hogy esetleg hasonló hajtóerő állhatott a jégkor végi események mögött is. Az elképzelésük igazolásához az Alaszkai-öbölben két területen kiemelt üledékfuratok részletes vizsgálatával keresték az összefüggéseket. Ezen, egyébként tápanyagban gazdag területen a vas alacsony mennyisége szab határt az óceán produktivitásának, ráadásul az érintett helyszíneken igen gyors az üledék lerakódása, így nagy időbeli részletességgel tanulmányozhatóak az események.

A kutatás eredménye szerint rendszerszintű összefüggés áll fenn a klíma, a jég olvadása, a vulkáni aktivitás, a tengeri élővilág biológiai aktivitása és az oxigénszegény régiók kialakulása közt.

Alan Mix, a kutatás egyik résztvevője elmondta: „A Föld egyes, általában egymástól függetlennek gondolt eseményei közti kapcsolatok meglepőek ugyan, de azt jelzik, mennyire egységesen működik ez a rendszer. A jelen klímaválsággal is kapcsolatos környezeti problémák megoldása során muszáj az egész rendszert összefüggéseiben látnunk, nem csak egyes részeit, külön-külön.” A kutató hozzátette, hogy a vulkánokat is fedő jégtakaró gyors olvadása kitörések sorozatát indította el a régióban.

A vulkánok esetében a nyomásnak hatalmas szerepe van abban, hogy mennyire képes megolvadni a mélybeli kőzet, ez pedig összefügg azzal, lesz-e kitörés. Ha a nyomás csökken, nagyobb mennyiségű olvadék képződik, ezzel pedig a kitörések esélye is nő. A jégtakarók pedig óriási nyomást fejtenek ki az alattuk elterülő területeken – ez ma is észlelhető hatásként például Skandinávia máig tartó, folyamatos emelkedésében is látszik, holott évezredekkel ezelőtt eltűnt a régióra nehezedő jég. Amint a jég elolvadt egy vulkáni területen, ezzel megnőtt a kitörések esélye, és amint a példák sokasága mutatja, gyakoribbá is váltak.

A kutatók által vizsgált üledékekben kémiai elemzések segítségével egészen vékonyka, szabad szemmel nem észlelhető hamurétegek nyomait is ki lehetett mutatni. A kitörések adathalmazában aztán el tudták végezni a kutatók azt az összehasonlítást, amelyből kiderült, hogy a legutolsó jégkor idején jégtakaróval rendelkezett vagy anélküli helyszíneken volt-e több kitörés.

„Kiderült, hogy azon területeken, ahol korábban jégborítás volt, a felmelegedés és a jég visszahúzódásának ideje alatt jóval gyakoribbá váltak a kitörések. Ezzel szemben Észak-Amerika azon nyugati területein, ahol korábban se volt jég, nem tapasztaltunk változást a gyakoriságban. Ez pedig igen erős bizonyítékot jelent arra, hogy a felmelegedéssel és a jég olvadásával vulkánkitörések is együtt járnak” – magyarázta Jianghui Du.

A tengerfenéken élő foraminiferák, vagyis mészvázas egysejtűek, amelyek jól jelzik az adott tengerrész oxigénben gazdag vagy szegény voltát.

Forrás: Wikimedia Commons

Az üledékben talált vulkáni hamu és az oxigénszegény helyzetekre jellemző kémiai összetétel egyidejű előfordulása a kutatók szerint azt jelzi, hogy a hamuhullással az óceánba jutó tápanyagtöbblet (legfőképpen a vas)  miatt nőtt a produktivitás, amely végül kiszipolyozta az óceán oxigéntartalékait, és ezzel az oxigénszegény területek növekedését eredményezte. Ezt igazolta az is, amit az üledékben található foraminiferák (vízben élő mészvázas egysejtűek, közéjük tartozik a hazánkban igen gyakori nummulitesz, vagy Szent László pénze nevű óriás egysejtű is) előfordulása is szoros összefüggést mutatott a vulkánkitörésekkel.

„A vulkáni hamuban a plankton számára létfontosságú nyomelemek találhatóak, különösen fontos a vas.” – tette hozzá Brian Haley, a kutatás egyik résztvevője. „Amikor a hamu az óceánba jut, a növényi plankton az ebben lévő vasat felveszi, és virágzásnak indul.”

A kutatási eredménynek közvetlenül a jelenünkre ható tanulsága is van. Felmerült, hogy a légköri szén-dioxid csökkentéséhez az óceánba juttathatnánk vasat, ezzel növelve a fitoplankton szénmegkötését. Most azonban, a természet által korábban elvégzett „vulkáni kísérletekből” kiderült, hogy tágabb összefüggések is jelen vannak: míg valóban megköti a szenet a plankton, ez azzal is együtt jár, hogy az oxigénszegény övezetek növekedni fognak.