GEOLÓGIA ASZTROFIZIKA


DETRE CSABA–TÓTH IMRE

Mi történt a perm–triász határon?


Lehetséges közeli szupernóvarobbanás nyomai a szferulákban

Elôzô rész


A szupernóvakitörés nyomai a Földön

Az elôzôekben bemutatott közeli szupernóvarobbanás mindenekelôtt a Föld legérzékenyebb részében, az élôvilágban okozott pusztítást. Az élôvilág hatalmas méretû pusztulása a késôbbiekben kihatott az atmo-, hidro- és litoszférára is. Az IGCP 384 globális kutatási program (Természet Világa 1998/2. 71. o.) eddigi legkiemelkedôbb eredménye az, hogy a nagy geológiai korszakváltások, mint a földtörténeti ôskor és ókor (proterozoikum és paleozoikum), az ókor és középkor (paleozoikum és mezozoikum) váltásának idôszaka mind egyértelmûen kozmikus hatásokkal hozható kapcsolatba. Másik alapelvünk az, hogy a földtörténeti korszakváltások, mint amilyen az ókor és kozépkor, azaz a perm és triász idôszakok váltása ("határa") nem hirtelen elôzmények nélküli történés, nem egy idôsík, hanem hosszasan elhúzódó válságos és dinamikus szakaszai a Föld-történetnek. A perm–triász "határesemény" közeli szupernóvarobbanásra való visszavezetése sok, eddig érthetetlen jelenségre ad jó magyarázatot, s számos érvvel támasztható alá. Mik ezek az érvek?

A Földön nem történt semmi olyan földi eredetû katasztrófa, amely az élôvilág ilyen mértékû kipusztulását eredményezhette volna.

Biztos az is, hogy a Földet nem érte kisbolygó- vagy üstökösmag-bombázás ebben az idôben. Az egyetlen ismert nagyobb meteoritkráter a brazíliai Araguainha. Ez az egyetlen nagy becsapódás, amely egyetlen, mintegy 40 km átmérôjû krátert produkált, nem lehetett oka egy ilyen mértékû katasztrófának.

Az élôvilág több mint 90%-a valami alattomos hatásra pusztult el, amelynek nem voltak látványos nyomai a Föld felszínének élettelen anyagaiban. Erre jó magyarázat a nagyfekvenciájú elektromágneses sugárzás szupernóva eredetû óriási mértékû megnövekedése, amelyet több bizonyíték is alátámaszt:

1. Az élôvilág általános pusztulása már a felsô perm elején megkezdôdött, mindenekelôtt a szárazföldi növényvilágban. A harasztok között óriási méretû a pusztulás: eltûnnek mindazok az elsôsorban óriási fákká nôtt alakok, amelyek a karbon és az alsó perm mocsárerdôket jellemzik, s amelyek az ezen idôszakban képzôdött feketekôszén-telepek jellegzetes fái. Ugyanígy jelentôs a pusztulás a nyitvatermôk között is.

2. Míg az északi féltekén óriási a növényzet pusztulása, addig délen a Gondwana flóráiban nem történik jelentôs pusztulás. Ez azt sugallhatja, hogy a szupernóva az északi égen lángolt fel, s a déli féltekérôl nem látszhatott. Ez a különbség kizárólag a szárazföldi növényzetben mutatható ki, a tengeri élôvilágban a közvetlen "rálátásnak" nincs ilyen szelektív szerepe.

3. Hatalmas mértékû a pusztulás a tengerfelszínen lebegô plankton élôvilágban, amelyet a sugárzás közvetlenül pusztított, szinte teljes egészében kipusztulnak a növényi és állati eredetû planktonlények.

4. A sekély tengerek kontinensperemi élôvilágában elsôsorban a tengerfenékhez rögzült alakkörökben pusztított a sugárzás, fôleg a korallok között, amelyek ôsi alakjai, így a Tabulata korallok teljesen kihalnak, valamint a mohaállatok (Bryozoa) összes, a földtörténeti ókorra jellemzô nagy csoportja kihal. A kontinensperem jellegzetes, a földtörténeti ókorra jellemzô állatcsoportja, a Brachiopodák jelentôs része is eltûnik az élet színpadáról.

5. A nem tengerfenékhez kötött alakkörök között nem ilyen nagy mértékû a kihalás, mint például a puhatestûek, kagylók, csigák, lábasfejûek esetében. Az e régióban élô, s a földtörténeti ókor egyik legjellegzetesebb állatcsoportja, a háromkaréjú ôsrákok (Trilobiták) is a felsô permben tûntek el, bár már régóta regresszióban voltak; a szupernóvaesemény mintegy kegyelemdöfést jelenthetett a számukra.

6. Alig észrevehetô a pusztulás az úszólények körében, mint például a halak esetében, amelyeknek módjuk volt a gyors menekülésre, elsôsorban a mélyebb tengerekbe való lehúzódással. Szintén alig észlelhetô pusztulás a Conodonták esetében, amelyekrôl csak az utolsó évtizedben derült ki egyértelmûen, hogy apró, primitív halak fogai. A Conodonták a földtörténeti ókor igen fontos, ún. zónajelzô fossziliái, s éppen itt a perm–triász átmeneti idôszakban azzal, hogy jórészük túléli a katasztrófát, elsôdleges biokronológiai jelentôségû fossziliák.

A fajok pusztulása nem egy csapásra következett be, hanem mintegy 20 millió évig húzódó krízis volt. A szupernóva fellángolása a felsô perm kezdetén bonyolult bioökológiai láncfolyamatokat indított el, s a kihalás a dominóelvnek megfelelôen indult. Új mutációk jöhettek létre, amelyek közül egyesek átvészelték a katasztrófát, s a "hagyományos" értelemben vett perm–triász határon éppen ezekbôl, vagy egyes ökológiai fülkékben meghúzódott alakokból sarjadt ki egy egészen más jellegû élôvilág a triász idôszaknak a kezdetén.

A fajok több mint 90%-ának elpusztulása magával vonja a biomassza, vagyis az organikus széntömegben kifejezett élôtömeg hatalmas méretû pusztulását. Egy elhúzódó pusztító hatás esetében az elpusztult biomassza nagyságrendekkel meghaladhatja az éppen a Földön jelenlevô élôlények tömegét. Ez esetben nehéz megbecsülni a szupernóvaesemény által kipusztított biomassza pontos tömegét, legfeljebb nagyságrendi megközelítése lehetséges.

Az elôzôekbôl kitûnik, hogy egy közeli szupernóva, illetve a csillagközi térben a szupernóvamaradvány több hullámban bocsát ki többféle kozmikus sugárzást, többek közt az élôvilágot leginkább pusztító nagyfrekvenciájú elektromágneses, illetve részecskesugárzást is. Ez folyamatosan pusztítja az ún. produktív, azaz szaporodó biomasszát, miközben az a csapásoktól regenerálta magát, éri az újabb és újabb csapás. Egy ilyen szörnyû folyamat néhány tízezer év alatt sok millió köbkilométer elhalt biomasszát produkálhatott, aminek rothadása óriási mértékben vont el oxigént a légkörbôl és a tengerekbôl. Ez az általános oxigénhiány jól ismert a felsô permbôl, s a kutatók igen jelentôs része éppen ebben látta az okát a nagyméretû kihalásoknak. Az oxigénhiány oka azonban nem volt egyértelmûen megmagyarázható. Ha viszont megfordítjuk az oksági sorrendet, s az anoxiát az elhaló élô tömegek produktumának, illetve a fotoszintézis jelentôs csökkenése következményének tekintjük, rögtön megmagyarázhatóvá válik, s logikailag is beillik a szupernóvakövetkezmények sorába. Az anoxia jól észlelhetô a felsô perm üledékes kôzetek szinte mindegyikében az egész glóbuszon, kivéve a teljesen víz nélküli szárazföldeket, ahol nem volt olyan nagy tömegû az élôvilág, mint a kontinensperemek sekély tengereiben, vagy az akkor létrejött összefüggô kontinenslánc, a Pangea jelentôs részét elborító ún. "epikontinentális" tengerekben, s az azokat körülvevô hatalmas mocsárvilágokban. Ma már az epikontinentális tengerek sokkal ritkábbak, mint 250 millió évvel ezelôtt, mivel a víztömeg a Föld keletkezése óta fokozatosan fogy, a litoszféralemezek egymás alá bukásából (szubdukció) eredô, földkéreg alá történô vízelvezetôdés ("sump effect") következtében.

Az anoxia egyik következménye az is, hogy a tengerekben a földtörténet során páratlan mértékben elterjednek bizonyos algák, amelyek kôzetalkotó mennyiségben találhatók az összes reduktív, szerves anyagokban gazdag üledékes kôzetekben. Így a Bükk-hegységben is gyakoriak a felsô perm bitumenes mészkövekben a Mizzia, valamint a Gymnocodium algafajok.

A felsô perm anoxiát a mai napig is szenvedi a Föld. Vannak adatok, miszerint a karbon idôszak végén a légkör oxigéntartalma 35% volt, míg a felsô permben ez az érték lezuhant 10–12%-ra. A becslések szerint a mai 21%-ot a jura idôszakban érte el, s késôbb már csak kisebb ingadozások voltak.

2. ábra. A Nagyvisnyó melletti
"Mihalovics" kôfejtô legfelsô perm
szferulaszinteket tartalmazó
bitumenes mészkôrétegei. A kép
jobb oldalán Solt Péter magyar
szferulakutató
(Don György felvétele)

Az IGCP 384 globális kutatás során a perm–triász szupernóvarobbanásnak közvetlen "tárgyi" bizonyítékai is elôkerültek: ezek a Föld több lelôhelyérôl – Japánból, Kínából, Közép-Ázsia több helyérôl, Magyarországról és Nyugat-Kanadából – is elôkerült szupernóva eredetûnek tekinthetô kozmikus porszemcsék, ún. szferulák (l. Természet Világa 1998/2. 71. o.). Apró, mintegy 3–20 mikron átmérôjû, fôleg vasból (90–97%), valamint nikkelbôl (1–5%), titánból, szilíciumból, alumíniumból (0,5–3%) álló gömböcskék (1. ábra). Egyébként formájukat tekintve ezek nagyon hasonlatosak bizonyos szemcsékhez, amelyeket a NASA kutatói a kozmikus por kutatási programok révén a világûrbôl gyûjtenek össze. A szferulaelôfordulások a perm–triász határ közelében globálisan elôforduló néhány centiméteres rétegeket rajzolnak ki.

A Bükk-hegységben a legfelsô permi rétegeket feltáró, Nagyvisnyó mellett található ún. "Mihalovics" kôbányában (2. ábra) legalább öt szupernóva eredetû szferulaszintet találtunk meg, amelynek Földre érési idôbeni egymásutánisága néhány tízezer évre tehetô (2–4. ábra). Ez éppen az az "ideálisan" legpusztítóbb idôköz, amelyekrôl az elôbbiekben szóltunk, bár a szferulák Földre érkezésének nem volt semmiféle pusztító ereje, a sûrûségük sem ért el olyan határt, amely a Napot leárnyékolta volna, nagy lehûlést vagy akárjégkorszakot okozva.

3. ábra. A Gerennavár alatti sziklafal perm–triász,
ún. "litológiai" (kôzettani) határ feltárása.
Az 1 méter hosszú mérôszalag alsó vége
szupernóva eredetû, néhány centiméter
vastag szferulaszintre mutat
(Don György fetvétele)
4. ábra. A Bükk-hegységben található Bálványhegy
É-i oldalán egy dózerút által feltárt perm-triász
határrétegek, amelyekben szintén megtalálható
a szupernóva eredetû szferulaszint. Balról
jobbra: Jakup Hoxha (Albánia), Don György,
Detre Csaba (Magyarország) (Solt Péter felvétele)

Az az esemény, amelyet a klasszikus geológia "perm–triász határnak" nevez, egy kb. 20 millió éves idôszakasz, amely az élôvilág legnagyobb krízise volt. Kiváltó oka a felsô perm elején bekövetkezett közeli szupernóvarobbanás lehetett. A triász idôszak ott kezdôdik, mintegy 250 millió éve, ahol az élôvilág már kezdi kiheverni a csapást, s megjelennek a túlélôkbôl kifejlôdô új élôvilág elsô alakjai.


Természet Világa, 129. évf. 6. sz. 1998. július, 290–294. o.
http://www.kfki.hu/chemonet/TermVil/
http://www.ch.bme.hu/chemonet/TermVil/


Vissza a tartalomjegyzékhez