Circa 250 milioni di anni fa, la vita sulla Terra è quasi giunta al termine, in un'estinzione di massa tra i periodi Permiano e Triassico conosciuta come la Grande Morte. Circa il 90% delle specie negli oceani e il 70% delle famiglie di vertebrati sulla terra sono stati uccisi, e il grande esperimento di vita marina dell'era paleozoica fu interrotto.

Cosa c'entra questo con il nichel? Bene, come parte del mio recente lavoro di geologo minerario, che prevede lo studio dei giacimenti di minerale di nichel più preziosi del mondo in Siberia, Ho scoperto prove di un legame tra la genesi del minerale - come il nichel è arrivato lì - e l'inizio della Grande Morte. Questi risultati sono stati recentemente pubblicati nel Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze .

Era un mondo estremamente strano 250 milioni di anni fa, e trovare i colpevoli della peggiore estinzione di massa del mondo è come mettere insieme un puzzle.

Terra, fuoco, acqua

Questo episodio catastrofico è stato innescato da diversi eventi diversi, che a sua volta ha ucciso le specie del mondo in diversi modi:diminuzione dei livelli di ossigeno nell'oceano, temperature in forte aumento, e un possibile impatto meteorico.

Uno di questi eventi scatenanti ha comportato una forte scossa al ciclo del carbonio, che ha avuto effetti drammatici sul clima. Alcuni scienziati pensano che la temperatura del livello superiore degli oceani e dei fiumi del mondo sia aumentata da 21℃ a 38℃ alla fine dell'era smithiana (250,7 milioni di anni fa).

Questo cambiamento nel ciclo del carbonio è stato attribuito a una grande esplosione di attività delle colonie marine profonde di Archaea metanosarcina , parenti dei batteri. Queste colonie avevano acquisito un nuovo modo di ottenere energia dal loro ambiente. Più o meno allo stesso modo in cui i corpi umani ottengono energia dal cibo, produzione di anidride carbonica nel processo, questi organismi hanno ottenuto energia dalla trasformazione del carbonio organico in metano.

Le colonie di archaea erano normalmente limitate dalla quantità di nichel negli oceani, ma per qualche ragione, 250 milioni di anni fa, il nichel sembra essere stato in abbondanza rispetto ad oggi.

Contemporaneamente alla Grande Morte, in un'area della Terra che ora chiamiamo Siberia, una quantità astronomica di lava generata nelle viscere della Terra eruttò su un'area grande quanto l'Europa. Questa provincia ospita i giacimenti minerari di Noril'sk, la fonte più preziosa della Terra di nichel estratto.

Gli scienziati in precedenza pensavano che il nichel rilasciato nell'atmosfera potesse spiegare l'eccesso di nichel marino 250 milioni di anni fa. Ma come potrebbe il nichel entrare nell'aria? È qui che entra in gioco il nostro lavoro.

Vulcani e champagne

Facciamo un passo indietro:come si formano i depositi di minerale di nichel dalla roccia fusa (o magma)? Il magma ricco di nichel deve arrivare fino a profondità poco profonde sotto i vulcani, dove si arricchisce di zolfo, e forma goccioline di solfuro liquido.

Il sistema idraulico vulcanico funge quindi da fonderia. Le goccioline liquide di solfuro rimuovono il nichel dal magma. I depositi di minerale si formano quando le goccioline di solfuro infine affondano e si accumulano sul fondo del magma sotto i vulcani. Il nichel non raggiunge mai la superficie, rendendo difficile spiegare come tanto nichel sia entrato nell'atmosfera.

Un precedente articolo del nostro gruppo ha mostrato che quando le goccioline di solfuro liquido e le bolle di gas si formano insieme nello stesso magma hanno una forte tendenza ad aderire. Così, se è presente del gas, le goccioline di solfuro possono salire in cima alle camere magmatiche, portando con sé i metalli.

In una grande eruzione, come quello che ha prodotto la lava siberiana, la pressione scende, ed è come aprire una bottiglia di champagne. Uno sciame di bolle si forma e galleggia verso l'alto. Le goccioline di solfuro liquido si muovono come cestini sotto le mongolfiere.

Pensiamo che questo "cavalcare le bolle" sia il modo in cui il nichel è arrivato dal fondo del magma di Noril'sk fino alla superficie e nei gas e negli aerosol vulcanici.

Durante i nostri recenti studi sui minerali di nichel di Noril'sk, abbiamo trovato la pistola fumante:abbiamo usato l'imaging a raggi X 2-D e 3-D per mostrare goccioline di solfuro ricche di nichel fisicamente attaccate alle precedenti bolle di gas, congelato nel minerale.

Abbiamo combinato questa osservazione con semplici modelli termodinamici per dimostrare che questo meccanismo di trasporto aumenta notevolmente la quantità di nichel negli aerosol vulcanici.

I pericoli del metano

I depositi di nichel di Noril'sk sono unici. Sono l'unico luogo conosciuto in cui il nichel ha avuto un percorso diretto verso l'atmosfera. Le eruzioni esplosive hanno contribuito a rilasciare nell'aria quantità colossali di gas.

Durante questi enormi episodi di gas, le nostre bollicine di champagne contenenti solfuri hanno trasportato grandi quantità di nichel e lo hanno immesso nell'atmosfera per nutrire gli archaea in fiore, giocando un ruolo importante nella Grande Morte.

I minerali di Noril'sk si sono formati in un evento bizzarro, ma se l'ipotesi più ampia è corretta, tengono una lezione per la vita sulla Terra:rilasciare grandi quantità di metano nell'atmosfera con un enorme pericolo.

In circostanze normali, le eruzioni vulcaniche sono una fonte relativamente minore di metano nell'atmosfera, ma esistono bombe letali nel metano congelato nel permafrost, gran parte di esso, coincidentalmente, si trova nelle terre desolate della tundra che ricoprono i campi di lava siberiana. Qui, lo scioglimento del permafrost rilascia nell'atmosfera bolle di metano, creare un ciclo di feedback sul cambiamento climatico, con effetti potenzialmente devastanti.

Questo articolo è stato originariamente pubblicato su The Conversation. Leggi l'articolo originale.