Dødsmetal – hvordan nikkel spillede en rolle i verdens værste masseudryddelse

For omkring 250 millioner år siden, livet på Jorden var ved at være slut, i en masseudryddelse mellem perm- og triasperioden kendt som den store døende. Omkring 90 % af arterne i havene og 70 % af hvirveldyrfamilierne på land blev dræbt, og det store marinelivseksperiment fra den palæozoiske æra blev bragt til ophør.

Hvad har det med nikkel at gøre? Godt, som en del af mit seneste arbejde som minegeolog, som involverer at studere verdens mest værdifulde nikkelmalmforekomster i Sibirien, Jeg afslørede beviser for en sammenhæng mellem malmens tilblivelse - hvordan nikkel kom dertil - og begyndelsen af ​​den store døende. Disse resultater blev for nylig offentliggjort i Procedurer fra National Academy of Sciences .

Det var en overordentlig mærkelig verden for 250 millioner år siden, og at finde de skyldige til verdens værste masseudryddelse er som at lægge et puslespil.

Jorden, ild, vand

Denne katastrofale episode blev udløst af flere forskellige hændelser, som igen dræbte verdens arter på forskellige måder:faldende iltniveauer i havet, kraftigt stigende temperaturer, og et muligt meteornedslag.

En af disse udløsende begivenheder involverede et stort stød i kulstofkredsløbet, som havde dramatiske klimaeffekter. Nogle forskere mener, at temperaturen på det øverste niveau af verdenshavene og floder steg fra 21 ℃ til 38 ℃ i den sene Smithian-æra (250,7 millioner år siden).

Dette skift i kulstofkredsløbet er blevet tilskrevet et stort udbrud af aktivitet i dybe marine kolonier af Archaea methanosarcina , pårørende til bakterier. Disse kolonier havde fået en ny måde at få energi fra deres miljø på. På samme måde som menneskekroppe får energi fra mad, producerer kuldioxid i processen, disse organismer fik energi fra at omdanne organisk kulstof til metan.

Archaea-kolonierne var normalt begrænset af mængden af ​​nikkel i havene, men af ​​en eller anden grund, 250 millioner år siden, nikkel synes at have været i rigelig udbud i forhold til i dag.

Samtidig med den store døende, i et område på Jorden, som vi nu kalder Sibirien, en astronomisk mængde lava genereret i Jordens indvolde brød ud over et område på størrelse med Europa. Denne provins er vært for Noril'sk malmforekomster, jordens mest værdifulde kilde til udvundet nikkel.

Forskere troede tidligere, at nikkel frigivet til atmosfæren kunne forklare overfloden af ​​marine nikkel for 250 millioner år siden. Men hvordan kunne nikkel komme i luften? Det er her vores arbejde kommer ind.

Vulkaner og champagne

Lad os tage et skridt tilbage:hvordan dannes nikkelmalmaflejringer fra smeltet sten (eller magma)? Magma rig på nikkel skal komme helt til lavt dybde under vulkaner, hvor det bliver beriget med svovl, og danner flydende sulfiddråber.

Det vulkanske VVS-system fungerer så som et smelter. Sulfidvæskedråberne skrubber nikkelen ud af magmaen. Malmaflejringer dannes, når sulfiddråberne endelig synker og samler sig i bunden af ​​magmaen under vulkanerne. Nikkel når aldrig overfladen - hvilket gør det svært at forklare, hvordan så meget nikkel kom ind i atmosfæren.

Et tidligere papir fra vores gruppe viste, at når flydende sulfiddråber og gasbobler dannes sammen i den samme magma, har de en stærk tendens til at klæbe sammen. Så, hvis der er gas til stede, sulfiddråber kan stige til toppen af ​​magmakamrene, tager metallerne med sig.

I et stort udbrud, som den, der producerede den sibiriske lava, trykket falder, og det er som at åbne en flaske champagne. En sværm af bobler dannes og flyder til toppen. De flydende sulfiddråber slår en tur som kurve under luftballoner.

Vi tror, ​​at denne "bobleridning" er, hvordan nikkel kom fra bunden af ​​Noril'sk-magmaet helt til overfladen og ind i vulkanske gasser og aerosoler.

Under vores nylige undersøgelser af Noril'sk nikkelmalmene, vi fandt den rygende pistol:vi brugte 2-D og 3-D røntgenbilleder til at vise nikkelrige sulfiddråber fysisk bundet til tidligere gasbobler, frosset i malmen.

Vi kombinerede denne observation med simple termodynamiske modeller for at vise, at denne transportmekanisme i høj grad øger mængden af ​​nikkelindhold i vulkanske aerosoler.

Farerne ved metan

Noril'sk nikkelforekomsterne er unikke. De er det eneste kendte sted, hvor nikkel havde en direkte vej til atmosfæren. Eksplosive udbrud hjalp med at frigive kolossale mængder gas i luften.

Under disse massive gasepisoder, vores sulfidbærende champagnebobler transporterede store mængder nikkel og vippede det i atmosfæren for at fodre de blomstrende arkæer, spiller en vigtig rolle i den store døende.

Noril'sk-malmene blev dannet i en vanvittig begivenhed, men hvis den bredere hypotese er korrekt, har de en lektie for livet på Jorden:frigive store mængder metan i atmosfæren med enorm fare.

Under normale omstændigheder, vulkanudbrud er en relativt lille kilde til metan i atmosfæren, men dødelige tidsbomber findes i metan frosset til permafrost, meget af det, tilfældigvis, findes i tundraens ødemarker, der dækker de sibiriske lavamarker. Her, smeltning af permafrosten frigiver bobler af metan i atmosfæren, skabe en klimaforandrende feedback-loop – med potentielt ødelæggende effekt.

Denne artikel blev oprindeligt offentliggjort på The Conversation. Læs den originale artikel.