Permikauden joukkotuho

Permikauden joukkotuho oli Maan historian suurin tunnettu joukkosukupuutto. Se tapahtui permikauden lopussa noin 251,4 miljoonaa vuotta sitten, paleotsooisen ja mesotsooisen maailmankauden taitteessa.

Permikausi oli paleotsooisen maailmankauden viimeinen kausi. Permikaudella Maan ilmakehä sisälsi huomattavasti nykyistä enemmän happea. Lähes kaikki maapallon maa liittyi kaudella yhteen valtavaksi jättimantereeksi Pangeaksi. Permikauden lopun tapahtumista ei saa tarkkaa maailmanlaajuista kuvaa, koska vain muutamia tuon ajan kerrostumasarjoja on säilynyt. Maan ilmakehä, ilmasto ja meret muuttuivat. 60 % tunnetuista eläinsuvuista kuoli.

Permikauden lopun katastrofi hävitti erityisesti merieläimiä, ja mesotsooisen kauden merieläimistö olikin hyvin erilainen kuin paleotsooisen ajan eläimistö. Meristä hävisivät trilobiitit, meriskorpionit ja monet korallilajit. Simpukoiden ja kotiloidenkin määrä putosi. Aikaisemmat korallit tuhoutuivat.

Ajoitus 
Permikauden joukkotuhon kestosta ja ajoituksesta on kiistelty. Permikaudella näyttää lajien tuhoutuminen tapahtuneen monessa vaiheessa. Hiilen isotooppikäyrässä näkyy kaksi suurta nousua noin 10 miljoonan vuoden välein, mitkä tulkitaan eloperäisen aineksen pienemisiksi. 

Muutamat tutkijat kannattavat ajatusta, jonka mukaan pienempi, mutta hyvin suuri tuho tapahtui keskipermin lopussa. Keskipermin Guadalupe-vaiheessa muodostuvan Pangean ilmasto alkoi kuivua. Keskipermi päättyi jonkinasteiseen joukkotuhoon, joka ei ollut niin vakava kuin aivan kauden lopussa tapahtunut. Niinpä noin 8 miljoonaa vuotta ennen permikauden loppua Guadalupe-vaiheen lopussa monia lajeja hävisi. Noin 50  % merieläinsuvuista kuoli. Tuho kosketti muun muassa merien brakiopodeja ja koralleja. Tällöin hävinneisiin kuuluivat yhtä lukuun ottamatta Dinocephalia-matelijoiden suvut ja Verbeekinidae-fusuliinihuokoseläimet. Keskipermin tuhon aiheutti asteroidin törmäys ehkä syvämeren pohjaan tai Emeishan suuret laavapurkaukset.

Itse permikauden lopun "suuri kuolema" alkoi muutama miljoonaa vuotta ennen permikauden loppua, ja keskittyi miljoonaan vuoteen permikauden lopussa. Hieman ennen kauden loppua Meishanissa 94 % merieläimistä kuoli, ja noin puolen miljoonan vuoden päästä kuoli uusia lajistoja. Monien eri arvioiden mukaan pahin tuho kesti tuhansia – 200 000 vuotta, ehkä jopa lyhemmän ajan. Ensin tuhoutui maaeläimiä, sitten äkkiä merieläimiä ja lopuksi taas maaeläimiä. Joidenkin uusien tutkimusten mukaan merieläimetkin kuolivat hieman eri tahtiin, ostrakodit ja brakiobodit mm. 0,72–1,22 miljoonan vuoden välein.

Permikauden tuhosta toipuminen alkoi noin puoli miljoonaa vuotta tuhon jälkeen.

Lämpeneminen 
Edeltävällä kivihiilikaudella vallitsi maapallolla suuri jääkausi. Nykyisen Texasin seuduilla jääkausi päättyi permikauden alussa, ja ilmasto lämpeni siellä noin 10 °C kivihiilikauden loppuun nähden. Lämpötila jatkoi nousuaan tämän jälkeen. Erään lämpötilakäyrän mukaan maapallo olisi alkanut lämmetä permikauden puolivälin 12 °C:sta permi- ja triaskausien rajan noin 23 °C:een, jossa oli jonkinasteinen lämpöpiikki. Maan nykyinen keskilämpötila on noin 15 °C. Toisten lähteiden mukaan lämpötila nousi ja ilmasto kuivui permikauden aikana, muttei yhtä rajusti kuin kauden alussa jääkauden päätyttyä. Löytöjen ja tietokonesimulaatioiden mukaan Pangaiassa olisi ollut laaja aavikko, joka ulottui 30. leveysasteelle asti. Maalla viittaa lämpenemiseen viileän ilmanalan Glossopteris-kasvillisuuden häviäminen ja alempien leveysasteiden kasvillisuuden saapuminen. Wordian- ja Capitanian-kausilla syntyi kuivuudesta kieliviä evaporiitteja.

Permikauden lopussa tapahtui nopeita ilmastonmuutoksia, joissa välillä oli kuivaa ja kylmää. Jäätiköitä syntyi 253,8–251 miljoonaa vuotta sitten Changhsingian-kaudella molemmille navoille, mutta tämä loppui permikauden lopussa. Merenpinta laski aivan permikauden lopussa. Korkeilla leveyksillä lienee lämmennyt 10–40 °C nykyiseen verrattuna. Lämpimin vuoden keskilämpötila oli subtrooppisella aavikolla Pangean sisäosissa, noin 40 °C, ja kylmin paikka navoilla hieman alle 4 °C. Pysyvät jäätiköt sulivat kokonaan. Subtropiikissa aavikoilla ylin päivälämpötila nousi 15 °C nykyiseen verrattuna, ollen jopa 51 °C päivällä, ja nykyisessä Karoon altaassa 9–10 °C.

Aineiden määrän muutokset

Happi 
Ilmakehän happipitoisuus romahti permikauden lopussa ja triaskauden alussa noin 10 miljoonan vuoden sisään.. Hieman ennen permikauden loppua, noin 255 miljoonaa vuotta sitten Maan ilmakehässä oli happea 35 %, mutta kymmenen miljoonan vuoden päästä vain 12 %.

Hiilidioksidi 
Joukkotuhoa selittää myös havaittu ilmakehän hiilidioksidimäärän kasvu. Permikauden loppupuoliskolla hiilidioksidimäärä nousi jyrkästi hieman nykyistä suuremmasta noin 2 000 ppm:ään. Hiilidioksidimäärä kasvoi 5–10 kertaa nykyistä suuremmaksi. Samoihin aikoihin lämpötila nousi kauden keskivaiheen lopulla 12 °C:stä noin 20 °C:hen, ja kauden lopuilla vielä 3 °C.

Eloperäinen hiili 
Pahin hiilen niukkuus kesti joidenkin tietojen mukaan noin 30 000 vuotta. Suuri 12C-pitoisuus liittyy eloperäiseen ainekseen, ja suuri 13C:n määrä elottomaan. Hiili-isotooppikäyrässä näkyy nopea eloperäisen 13C:n määrän pieneneminen melko nopein hyppäyksin aivan permikauden lopussa yhteensä noin 6 promillea.

Joukkotuhon mahdollisia syitä

Suuret tulivuorenpurkaukset ja "klatraattipommi"? 

Ikiroudassa ja syvällä viileässä meren pohjassa on kerrostunutta metaaniklatraattia, joka on metaanihydraattia sitovaa klatraattikiveä. Hydraatissa mukana oleva metaani nousisi ilmakehään, jos Maan keskilämpötila nousisi. Metaani on erittäin voimakas kasvihuonekaasu, kymmeniä kertoja hiilidioksidia voimakkaampi.

Tulivuoret purkavat muun muassa hiilidioksidia, joka on kasvihuonekaasu. Se lämmittää kasvihuone-ilmiöllä Maan ilmakehää. Voimakkaat, kauan kestävät tulivuorenpurkaukset voivat nostaa kasvihuonekaasuillaan Maan keskilämpötilan sille rajalle, jossa klatraatti alkaa luovuttaa metaania. Metaani on itsessään voimakas kasvihuonekaasu, ja se muuttuu ilmakehässä hapettuessaan hiilidioksidiksi. Kasvihuoneilmiö kuumentaa Maata, mikä taas lämmittää klatraattikerrostumia yhä syvemmältä. Yhä enemmän metaania vapautuu maan ilmakehään, mikä kuumentaa maata, mikä vapauttaa yhä enemmän metaania ja niin edelleen. Näin syntyy noidankehämäinen ketjureaktio, joka päättyy klatraattivarojen ehtymiseen.

Noin 251 miljoonaa vuotta sitten Maan vaipassa noussut laavapylväs, pluumi tunkeutui Keski-Siperiassa Maan kuoren läpi. Ensin tapahtui tuhkaa ja ryoliittista laavaa purkaneita räjähdyspurkauksia, jotka muuttuivat aikaa myöten rauhallisemmiksi rakopurkauksiksi. Purkaus saattoi ensin viilentää maata ja pimentää Auringon, mutta tämän jälkeen kasvihuoneilmiö alkoi vaikuttaa. Joidenkin tutkijoiden mukaan Siperiasta purkautui 40 biljoonaa tonnia hiilidioksidia ilmakehään. Tämä nosti Maan keskilämpötilaa 5 astetta ja laukaisi "klatraattipommin", missä lämmenneen syvämeren pohjan klatraatit purkivat metaaninsa Maan ilmakehään kuumentaen Maata rajusti. Maa lämpeni edelleen noin 5 astetta, purkausten alusta laskien 10 astetta. Metaanin hapettuminen söi Maan ilmakehän happea runsaasti.

Rikkivety on monille happea hengittäville eliöille myrkyllistä. Rikkibakteerit tuottivat suuria määriä rikkivetyä muutamassa sadassa vuodessa, mikä myrkytti entisestään ohentunutta ilmaa. Lisäksi rikkivety tuhosi ehkä otsonikerroksen, joka suojaa Maata auringon syöpää aiheuttavalta ultraviolettisäteilyltä. Näin maan päällä olisi ollut kuumaa ja vaikea hengittää, ja monet eläimet eivät kestäneet hapen niukkuutta ja kuolivat.

Asteroiditörmäysteoria 
Permikauden joukkotuhon arveltiin tapahtuneen erittäin nopeasti. Odotettua nopeampaa tuhoa selittämään keksittiin teoria, jonka mukaan permikauden tuhon syynä oli suuren asteroidin törmäys maahan. Asteroidien tiedetään törmäävän maahan silloin tällöin, ja läpimitaltaan yli 10 km:n asteroidin törmäys on maailmanlaajuinen katastrofi. On kuitenkin osoittautunut, että joukkotuho kesti paljon pidempään, noin 80 000 vuotta, ja tapahtui kolmessa eri vaiheessa. Törmäysteoria onkin tutkijoiden keskuudessa varsin kiistanalainen.

Permikauden loppuun liittyy myös iridiumpiikki, joka on pienempi kuin liitukauden lopusta löytynyt. Silloin permikauden lopussa maahan törmäsi ristiriitaisesti joko pienempi kappale kuin liitukauden lopulla, tai vähän iridiumia sisältävä kivikappale tai komeetta.

Toinen samoihin aikoihin syntynyt törmäyskraatteri on löydetty Etelämantereelta. American Geophysical Union Joint Assembly:ssa 23.–26. toukokuuta 2006 yhdysvaltalaistutkijat esittelivät tutkimustuloksensa, jonka mukaan Etelämantereeseen oli iskeytynyt jättiläismäinen meteoriitti 250 miljoonaa vuotta sitten. Meteoriitin jättämä kraatteri on halkaisijaltaan 483 kilometriä. Se sijaitsee 1,6 kilometrin syvyydessä jään alla Etelämantereen itäosissa Wilkesinmaan alla. Kraatterin koko antaa myös tiedemiesten mukaan olettaa, että meteoriitin seurauksena Gondwanamanner saattoi hajota, koska syntynyt rakennehalkeama työnsi Australiaa kauemmaksi pohjoiseen.. Asteroidin törmäys saattoi täydentää tulivuorenpurkausten tuhovaikutusta tai itsessään laukaista "klatraattipommin". Asteroiditörmäys ohueen meren pohjaan saattoi myös vapauttaa ilmakehään rikkiä.

Muita syitä 
Permikauden joukkotuhon syyksi on ehdotettu avaruussäteilyn lisääntymistä, joka on saattanut aiheutua supernovaräjähdyksestä tai vastaavan tyyppisestä kosmisesta katastrofista.

Katso myös 
 Varhaistrias
 Indus-vaihe
 Triaskauden joukkotuho
 Liitukauden joukkotuho
 Joukkosukupuutto
 Siperian laakiobasalttipurkaukset

Lähteet

Aiheesta muualla 
 "The Permo-Triassic extinction" Introduction.
 BBC2 'The Day the Earth Nearly Died' website.
 PBS series Evolution: "Extinction!" video segment
 Science Daily: Global warming led to atmospheric hydrogen sulfide and Permian extinction
 Science Daily: Big Bang In Antarctica: Killer Crater Found Under Ice
 Peter D. Ward, David R. Montgomery, Roger Smith, "Altered River Morphology in South Africa Related to the Permian-Triassic Extinction", in Science 8.9.2000
 Gregory J. Retallack, John J. Veevers, and Ric Morante, "Global coal gap between Permian-Triassic extinction and Middle Triassic recovery of peat-forming plants" GSA Bulletin, 108/2 (February 1996) pp 195–207
 Giant Crater Found: Tied to Worst Mass Extinction Ever Robert Roy Britt (SPACE.com)
 KILLER IN OUR MIDSTMethane Catastrophes in Earth's Past . . . and Near Future?, Dan Dorritie (Metaaniklatraattiteoria)

Paleotsooinen maailmankausi
Joukkosukupuutot
Vulkanologia
Kosmiset törmäykset