ให้ความรู้เกี่ยวกับมะนาว

เมื่อประมาณ 252 ล้านปีก่อน การสิ้นสุดของยุคเพอร์เมียนทำให้เกิดการล่มสลายทั่วโลกที่เรียกว่า การตายครั้งใหญ่ ซึ่งในช่วงเวลานั้นสิ่งมีชีวิตส่วนใหญ่สูญพันธุ์ไป สาเหตุของการสูญพันธุ์ครั้งใหญ่ดังกล่าวเป็นเรื่องของการถกเถียงทางวิทยาศาสตร์ โดยมีศูนย์กลางอยู่ที่สาเหตุหลายประการ รวมถึงการชนกันของดาวเคราะห์น้อย ซึ่งคล้ายกับสิ่งที่น่าจะทำให้ไดโนเสาร์เสียชีวิตในอีก 186 ล้านปีต่อมา; การสูญเสียออกซิเจนทั่วโลกอย่างค่อยเป็นค่อยไปในมหาสมุทร และน้ำตกของเหตุการณ์สิ่งแวดล้อมที่เกิดจากการปะทุของภูเขาไฟขนาดใหญ่ในภูมิภาคที่เรียกว่ากับดักไซบีเรียในปัจจุบัน ตอนนี้นักวิทยาศาสตร์ที่ MIT และที่อื่น ๆ ได้จำลองความเป็นไปได้สุดท้ายนี้ โดยสร้างแบบจำลองสภาพภูมิอากาศโลกของสถานการณ์ที่ภูเขาไฟปะทุซ้ำ ๆ พ่นก๊าซ รวมทั้งกำมะถันสู่ชั้นบรรยากาศ จากการจำลอง พวกเขาพบว่าการปล่อยกำมะถันมีความสำคัญเพียงพอที่จะสร้างฝนกรดกระจายทั่วซีกโลกเหนือ โดยค่า pH อยู่ที่ระดับ 2 ซึ่งมีสภาพเป็นกรดพอๆ กับน้ำมะนาวที่ไม่เจือปน พวกเขากล่าวว่าความเป็นกรดดังกล่าวอาจเพียงพอที่จะทำให้พืชเสียโฉมและชะลอการเจริญเติบโต ซึ่งนำไปสู่การสูญพันธุ์ในที่สุด "ลองจินตนาการว่าคุณเป็นพืชที่เติบโตอย่างมีความสุขใน Permian ล่าสุด" เบนจามิน แบล็ก นักวิจัยหลังปริญญาเอกจาก Department of Earth, Atmospheric and Planetary Sciences ของ MIT กล่าว “มันร้อนขึ้นเรื่อยๆ แต่บางทีสายพันธุ์ของคุณอาจมีเวลาปรับตัวให้เข้ากับสิ่งนั้น แต่แล้วจู่ๆ ในช่วงสองสามเดือน ฝนก็เริ่มส่งเสียงดังฉ่าพร้อมกับกรดซัลฟิวริก คงจะตกใจมากถ้าคุณ เป็นพืชชนิดนั้น" แบล็ กเป็นผู้เขียนบทความหลักที่รายงานผลลัพธ์ของกลุ่ม ซึ่งปรากฏในวารสารธรณีวิทยา ผู้เขียนร่วม ได้แก่ Jean-François Lamarque, Christine Shields และ Jeffrey Kiehl จาก National Center for Atmospheric Research และ Linda Elkins-Tanton จาก Carnegie Institution for Science เข็มน้ำ มะนาว นักธรณีวิทยาที่ได้ตรวจสอบบันทึกหินในไซบีเรียได้สังเกตเห็นหลักฐานของการระเบิดของภูเขาไฟขนาดมหึมาซึ่งเกิดขึ้นในช่วงสั้น ๆ เริ่มตั้งแต่ช่วงใกล้สิ้นสุดของยุคเพอร์เมียนและดำเนินต่อไปอีกนับล้านปี ปริมาณของหินหนืดรวมกันหลายล้านลูกบาศก์กิโลเมตร เพียงพอที่จะปกคลุมทั่วทั้งภาคพื้นทวีปของสหรัฐอเมริกา การเคี่ยวของหินหนืดที่เดือดนี้น่าจะปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และก๊าซอื่นๆ สู่ชั้นบรรยากาศ นำไปสู่ภาวะโลกร้อนที่ค่อยเป็นค่อยไปแต่ทรงพลัง การปะทุยังอาจปล่อยกลุ่มเมฆกำมะถันก้อนใหญ่ ซึ่งในท้ายที่สุดกลับสู่พื้นผิวโลกในรูปของฝนกรด แบล็กซึ่งใช้เวลาหลายฤดูร้อนในไซบีเรียในการเก็บตัวอย่างเพื่อวัดค่ากำมะถันและสารเคมีอื่นๆ ที่เก็บรักษาไว้ในหินอัคนี ใช้การวัดเหล่านี้พร้อมกับหลักฐานอื่นๆ เพื่อพัฒนาแบบจำลองของกิจกรรมแมกมาติกในโลกยุคสิ้นสุดเพอร์เมียน กลุ่มนี้ได้จำลอง 27 สถานการณ์ โดยแต่ละสถานการณ์จะประมาณการปล่อยก๊าซจากเหตุการณ์ภูเขาไฟที่มีความเป็นไปได้ รวมถึงการปะทุปานกลาง การปะทุครั้งใหญ่ และหินหนืดปะทุผ่านท่อระเบิดในเปลือกโลก นักวิจัยได้รวมเอาก๊าซหลากหลายชนิดไว้ในการจำลอง โดยอิงจากการประมาณการจากการวิเคราะห์ทางเคมีและการสร้างแบบจำลองทางความร้อน จากนั้น พวกเขาติดตามน้ำในชั้นบรรยากาศ และปฏิกิริยาระหว่างก๊าซและละอองต่างๆ เพื่อคำนวณค่า pH ของฝน ผลการวิจัยพบว่าทั้งก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และกำมะถันจากภูเขาไฟอาจส่งผลต่อความเป็นกรดของฝนในช่วงปลายยุคเพอร์เมียนอย่างมีนัยสำคัญ ระดับของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และก๊าซเรือนกระจกอื่น ๆ อาจเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วในเวลานั้น ส่วนหนึ่งเป็นเพราะภูเขาไฟในไซบีเรีย จากการจำลองของพวกเขา นักวิจัยพบว่าคาร์บอนไดออกไซด์ที่เพิ่มขึ้นนี้อาจเพิ่มความเป็นกรดของฝนตามลำดับความสำคัญ เมื่อเพิ่มการปล่อยกำมะถันลงในส่วนผสม พวกเขาพบว่าความเป็นกรดเพิ่มขึ้นเป็นค่า pH ที่ 2 ซึ่งเป็นกรดพอๆ กับน้ำมะนาวที่ไม่เจือปน และฝนที่เป็นกรดดังกล่าวอาจตกลงมาในพื้นที่ส่วนใหญ่ของซีกโลกเหนือ หลังจากการปะทุสิ้นสุดลง นักวิจัยพบว่าระดับ pH ในสายฝนดีดตัวกลับ และกลายเป็นกรดน้อยลงภายในหนึ่งปี อย่างไรก็ตาม จากการปะทุของภูเขาไฟซ้ำแล้วซ้ำเล่า แบล็คกล่าวว่าผลที่ตามมาของฝนกรดอาจสร้างความเครียดให้กับสิ่งมีชีวิตบนบกอย่างมาก "พืชและสัตว์จะไม่มีเวลามากนักในการปรับตัวให้เข้ากับการเปลี่ยนแปลงค่า pH ของฝน" แบล็คกล่าว "ฉันคิดว่ามันมีส่วนทำให้เกิดความเครียดในสิ่งแวดล้อมซึ่งทำให้พืชและสัตว์อยู่รอดได้ยาก เมื่อถึงจุดหนึ่งคุณต้องถามว่า 'พืชสามารถรับได้เท่าไหร่'" ชีวิตเป็นสิ่งมีชีวิตที่สิ้นสุด Permian นอกจากฝนกรดแล้ว นักวิจัยยังได้จำลองการสูญเสียโอโซนซึ่งเป็นผลมาจากการระเบิดของภูเขาไฟ แม้ว่าการสูญเสียโอโซนจะทำได้ยากกว่าการสร้างแบบจำลองฝนกรด แต่ผลการวิจัยชี้ให้เห็นว่าก๊าซผสมที่ปล่อยสู่ชั้นบรรยากาศอาจทำลายชั้นโอโซนได้ 5 ถึง 65 เปอร์เซ็นต์ ทำให้สปีชีส์ได้รับรังสีอัลตราไวโอเลตเพิ่มขึ้นอย่างมาก การสูญเสียโอโซนมากที่สุดเกิดขึ้นใกล้กับขั้วโลก Cynthia Looy ผู้ช่วยศาสตราจารย์ด้านชีววิทยาบูรณาการแห่งมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนียที่เบิร์กลีย์ ศึกษาสภาพแวดล้อมของพืชในอดีตทางธรณีวิทยา Looy ซึ่งไม่ได้เกี่ยวข้องกับการวิจัยกล่าวว่าการค้นพบของ Black ยืนยันทฤษฎีที่ว่าการสูญพันธุ์ครั้งใหญ่ครั้งนี้ไม่ได้เกิดจากสาเหตุเดียว แต่เกิดจากหลายสาเหตุ "เรามักจะเรียกเหตุการณ์นี้ว่า 'การฆาตกรรมบนรถด่วนโอเรียนท์'" Looy กล่าว "บ่อยครั้งเรามองหากลไกการฆ่าเพียงอันเดียว แต่มันอาจจะรวมทุกอย่างเข้าด้วยกัน End-Permian ยังคงเป็นปริศนาชิ้นใหญ่สำหรับเรา และสิ่งที่เบ็นทำคือเพิ่มชิ้นส่วนที่ดีจริงๆ เพื่อไขปริศนานี้ให้สมบูรณ์" นับจากนี้ไป แบล็คหวังว่านักบรรพชีวินวิทยาและนักธรณีเคมีจะพิจารณาผลที่ได้เพื่อใช้เป็นข้อเปรียบเทียบสำหรับการสังเกตการสูญพันธุ์ครั้งใหญ่ในตอนท้ายของเพอร์เมียน ในระหว่างนี้ เขาบอกว่าตอนนี้เขามีภาพที่ชัดเจนมากขึ้นเกี่ยวกับช่วงเวลาแห่งหายนะครั้งนั้น "ไม่ใช่แค่เรื่องเดียวที่ไม่เป็นที่พอใจ" แบล็คกล่าว "มันเป็นผลกระทบต่อบรรยากาศและสิ่งแวดล้อมที่น่ารังเกียจทั้งหมด ผลลัพธ์เหล่านี้ทำให้ฉันรู้สึกเสียใจกับสิ่งมีชีวิตในขั้นสุดท้าย Permian"