Článek
Naše planeta má za sebou bouřlivou minulost plnou dramatických událostí, které zásadně formovaly její povrch, atmosféru i život, který na ní vzkvétal. Mezi ty nejzásadnější patřily bezesporu obří vulkanické erupce. Nejde o klasické sopky, jaké známe z televizních zpráv, ale o jevy nepředstavitelných rozměrů, schopné během krátké geologické doby vychrlit obrovské množství lávy a plynů, což vedlo k drastickým změnám klimatu a často i k hromadným vymíráním druhů. Jedna taková událost se zapsala do historie Země jako ta vůbec největší – masivní vulkanická činnost, která se odehrála na konci prvohor, v období přechodu mezi permem a triasem. Tato katastrofa, často spojovaná s formováním takzvaných Sibiřských trapů, vedla k největšímu známému masovému vymírání v historii Země, při kterém zanikla drtivá většina tehdejších druhů života.
Vědci se dlouho snažili pochopit přesnou příčinu a mechanismus této gigantické erupce. Bylo zřejmé, že nešlo o projev běžné vulkanické činnosti na okrajích tektonických desek. Rozsah a rychlost výlevů lávy naznačovaly něco mnohem hlubšího a fundamentálnějšího. Hlavní otázka zněla: Co spustilo tak monumentální geologický proces? Co dodalo Zemi energii k vyvržení tak obrovského množství magmatu?
Po desetiletích výzkumu a analýz se zdá, že klíč k rozluštění této záhady byl konečně nalezen. Vědci, kteří se ponořili do hlubin zemského nitra pomocí sofistikovaných geofyzikálních metod a geochemické analýzy hornin, došli k překvapivému závěru. Zdroj této monstrózní erupce nespočíval blízko povrchu, ani v procesech spojených výhradně s pohybem litosférických desek. Místo toho se zdá, že kořeny katastrofy sahají až na samou hranici mezi zemským jádrem a zemským pláštěm – do hloubky téměř tří tisíc kilometrů.
Zemské nitro není homogenní koule, jak by se mohlo na první pohled zdát. Pod pevným zemským pláštěm se nachází tekuté vnější jádro složené převážně ze železa a niklu a pod ním pevné vnitřní jádro. Na hranici mezi pláštěm a vnějším jádrem panují extrémní podmínky – obrovský tlak a teplota. Právě zde se nacházejí fascinující a stále do značné míry záhadné struktury. Tyto struktury, označované někdy jako „ultra-nízkorychlostní zóny“ (ULVZs - Ultra-Low Velocity Zones) nebo hromadění termochemických zbytků (Large Low Shear Velocity Provinces - LLSVPs), jsou oblastmi, kde se seismické vlny šíří výrazně pomaleji než v okolním plášti, což naznačuje odlišné složení a/nebo vyšší teplotu. Dlouho se spekulovalo, že tyto oblasti mohou hrát roli v dynamice zemského pláště, ale jejich přesný vliv na povrchové jevy zůstával nejasný.
Nový výzkum poukazuje na to, že právě jedna z těchto hlubokých struktur, nacházející se pod Tichým oceánem, známá jako LLSVP „Pacific anomaly“, byla pravděpodobně „horkou skvrnou“ či spíše matečnou oblastí, ze které se před více než 250 miliony let začal zvedat gigantický proud horkého materiálu – plášťový chochol (mantle plume). Představte si to jako obrovský „bublinu“ nebo „sloup“ extrémně horké horniny, která se pomalu, ale nezadržitelně zvedala skrze tisíce kilometrů pevného, ale viskózního zemského pláště směrem k povrchu.
Tento plášťový chochol nebyl jen tak ledajaký. Musel být enormní a mimořádně horký. Jeho vzestup trval miliony let, ale když konečně dosáhl zemské kůry, jeho energie byla neuvěřitelná. Namísto vytvoření jedné obrovské sopky došlo k proražení kůry na mnoha místech v oblasti dnešní Sibiře. Nešlo o explozivní erupce, ale spíše o masivní výlevy vysoce tekuté čedičové lávy, které se rozlévaly do okolí a vytvářely obrovské lávové plošiny, známé jako Sibiřské trapy. Tyto trapy pokrývají území o rozloze přes dva miliony kilometrů čtverečních a dosahují tloušťky až několika kilometrů. Objem vyvřelé lávy je odhadován na miliony kubických kilometrů.
Současně s výlevy lávy docházelo k uvolňování obrovského množství sopečných plynů do atmosféry. Mezi hlavní patřil oxid uhličitý (CO2), oxid siřičitý (SO2) a chlorovodík (HCl). Oxid uhličitý je silný skleníkový plyn, jehož masivní uvolnění vedlo k prudkému oteplení planety. Oxid siřičitý se v atmosféře přeměňoval na aerosol kyseliny sírové, který mohl naopak způsobit krátkodobé ochlazení, ale v dlouhodobém měřítku a v kombinaci s dalšími plyny měl devastující dopad. Chlorovodík vedl k okyselování srážek. Kombinace těchto faktorů – masivní oteplení, okyselování oceánů (způsobené nejen přímým dopadem kyselých srážek, ale i rozpouštěním zvýšeného množství CO2 v mořské vodě) a potenciálně i otravy atmosféry jedovatými plyny – vytvořila podmínky, ve kterých většina druhů nedokázala přežít. Vymřelo až 96 % mořských druhů a 70 % suchozemských obratlovců. Tato událost je právem nazývána „Velké vymírání“ nebo „Matka všech vymírání“.
Dosud nebylo zcela jasné, proč právě na konci permu došlo k aktivaci tak mohutného plášťového chocholu. Nové výzkumy naznačují, že klíčem mohla být právě interakce plášťového chocholu s hlubokou strukturou na hranici jádra a pláště – onou „skrytou horkou skvrnou“. Tyto struktury nejsou statické; v průběhu geologického času se mohou měnit, být narušovány, nebo naopak sloužit jako stabilní zdroj horkého materiálu. Vědci předpokládají, že právě dynamika v této oblasti mohla vést k nestabilitě a následnému rychlému vzestupu obrovského množství přehřátého materiálu směrem k povrchu. Představte si to jako „bod varu“ v hlubinách Země, který byl dosažen za specifických podmínek.
Pro pochopení tohoto procesu využili vědci řadu pokročilých technik. Geofyzikální metody, jako je seismická tomografie, umožňují „prosvítit“ Zemi pomocí zemětřesných vln a zmapovat struktury v jejím nitru na základě toho, jak se rychlost vln mění v různých materiálech a při různých teplotách. Právě tyto metody odhalily existenci a tvar hlubokých struktur na hranici jádra a pláště. Geochemická analýza hornin ze Sibiřských trapů pak poskytla klíčové informace o složení magmatu a plynných látek, které se uvolnily. Porovnáním chemického složení dávné lávy se složením hlubokých plášťových hornin a modelů chování materiálu na hranici jádra a pláště byli vědci schopni vysledovat původ magmatu až k těmto hlubokým strukturám.
Klíčový byl také vývoj numerických modelů, které simulují proudění a přenos tepla v zemském plášti. Tyto modely pomohly ověřit, zda je fyzikálně možné, aby se plášťový chochol takových rozměrů vytvořil z hlubokých struktur a vystoupal k povrchu v geologicky krátkém čase. Modelování ukázalo, že ano, a že interakce s hlubokými termochemickými anomáliemi hraje v tomto procesu zásadní roli.
Tento objev má dalekosáhlé důsledky pro naše chápání dynamiky Země. Ukazuje, že události na samém dně pláště, tisíce kilometrů pod našima nohama, mohou mít přímý a katastrofální dopad na povrchové procesy, klima a život. Hluboké struktury na hranici jádra a pláště nejsou jen pasivními objekty, ale dynamickými oblastmi, které mohou ovlivňovat vzestup plášťových chocholů a spouštět obří vulkanické provincie.
Rozluštění záhady Sibiřských trapů a jejich spojení s hlubokou „horkou skvrnou“ je významným krokem vpřed v geovědách. Pomáhá nám lépe porozumět nejen největšímu vymírání v historii Země, ale také obecnějším procesům, které vedou ke vzniku velkých magmatických provincií po celé planetě v různých geologických obdobích. Tyto provincie jsou spojovány s mnoha dalšími klimatickými změnami a vymíráními v geologické minulosti. Pochopení jejich původu v hlubinách Země nám dává nový pohled na provázanost jednotlivých vrstev naší planety – od jádra až po atmosféru.
Závěrem lze říci, že tajemství největší vulkanické katastrofy na Zemi bylo konečně odhaleno, a jeho řešení nás zavedlo na fascinující cestu do samého srdce naší planety. Ukazuje se, že i ty nejhlubší a nejméně přístupné oblasti Země hrají klíčovou roli v utváření jejího povrchu a historie života. Výzkum těchto hlubokých procesů je stále v plenkách a přináší neustále nové a vzrušující objevy, které mění naše představy o fungování planety, na které žijeme. A i když dnes podobná katastrofa nehrozí (alespoň ne v měřítku Sibiřských trapů v dohledné geologické budoucnosti), pochopení minulých událostí nám pomáhá lépe ocenit křehkou rovnováhu procesů, které udržují naši planetu obyvatelnou. Je to připomínka, že Země je dynamický systém, jehož nejsložitější tajemství se často skrývají hluboko pod povrchem.
