L'événement d'extinction de masse le plus grave au cours des 540 derniers millions d'années a éliminé plus de 90 pour cent des espèces marines de la Terre et 75 pour cent des espèces terrestres. Bien que les scientifiques aient précédemment émis l'hypothèse que l'extinction massive de la fin du Permien, qui a eu lieu il y a 251 millions d'années, a été déclenchée par de volumineuses éruptions volcaniques dans une région de l'actuelle Sibérie, ils n'ont pas été en mesure d'expliquer le mécanisme par lequel les éruptions ont entraîné l'extinction de tant d'espèces différentes, à la fois dans les océans et sur terre.

La professeure agrégée Laura Wasylenki de l'École de la Terre et de la durabilité et du Département de chimie et de biochimie de l'Université du Nord de l'Arizona est co-auteur d'un nouvel article en Communication Nature intitulé, "Les isotopes du nickel relient les particules d'aérosol des pièges sibériens à l'extinction de masse de la fin du Permien, " en collaboration avec les chinois, scientifiques canadiens et suisses. L'article présente les résultats d'analyses d'isotopes de nickel effectuées dans le laboratoire de Wasylenki sur des roches sédimentaires du Permien supérieur recueillies dans l'Arctique canadien. Les échantillons ont les rapports d'isotopes de nickel les plus légers jamais mesurés dans les roches sédimentaires, et la seule explication plausible est que le nickel provenait du terrain volcanique, très vraisemblablement portés par des particules d'aérosols et déposés dans l'océan, où il a radicalement changé la chimie de l'eau de mer et gravement perturbé l'écosystème marin.

"Les résultats de l'étude fournissent des preuves solides que les particules riches en nickel ont été aérosolisées et largement dispersées, à la fois dans l'atmosphère et dans l'océan, " a déclaré Wasylenki. " Le nickel est un métal trace essentiel pour de nombreux organismes, mais une augmentation de l'abondance du nickel aurait entraîné une augmentation inhabituelle de la productivité des méthanogènes, micro-organismes qui produisent du méthane. Une augmentation du méthane aurait été extrêmement nocive pour toute vie dépendante de l'oxygène."

"Nos données fournissent un lien direct entre la dispersion globale des aérosols riches en Ni, les changements de la chimie des océans et l'événement d'extinction de masse, " a déclaré Wasylenki. " Les données démontrent également que la dégradation de l'environnement a probablement commencé bien avant l'événement d'extinction - peut-être dès 300, 000 ans auparavant. Avant cette étude, le lien entre le volcanisme basaltique des inondations de Siberian Traps, l'anoxie marine et l'extinction de masse était plutôt vague, mais maintenant nous avons la preuve d'un mécanisme de destruction spécifique. Ce résultat démontre la puissance des analyses isotopiques du nickel, qui sont relativement nouveaux, pour résoudre des problèmes de longue date dans les géosciences.

Wasylenki, qui a rejoint NAU en 2018, était autrefois pétrologue igné puis spécialiste de la croissance cristalline et de la biominéralisation de la calcite. Elle se concentre maintenant sur l'utilisation de la géochimie des isotopes stables des métaux pour traiter les questions géologiques, questions environnementales et biologiques. Beaucoup de ses projets récents et actuels ont étudié les effets des isotopes métalliques aux interfaces solide-fluide, en particulier lors de l'adsorption du métal sur des particules minérales oxyhydroxylées. Ce travail a des implications pour les cycles géochimiques anciens et modernes et le transport environnemental des métaux. Le groupe de laboratoire de Wasylenki, nommé Etude Expérimentale Systématique et Analyse des Métaux dans l'Environnement (Laboratoire SESAME), se concentre sur deux thèmes de recherche principaux, le cycle des métaux de transition dans les océans modernes et anciens et le transport environnemental des métaux lourds toxiques.