地球■4.4亿年前地球生命大灭绝是怎么造成的
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奥陶纪生物世界想象图 。
奥陶纪生物世界想象图 。
徐海涛 柯达
4.4亿年前地球曾发生生命大灭绝事件 ， 导致约85%的动物物种消失 ， 国际学界为灭绝原因争论了30多年 。 近期 ， 中国科学技术大学沈延安课题组运用新方法研究认为 ， 火山大喷发导致气候剧变是这次大灭绝的真正原因 ， 这项研究对分析现代全球气候变化也有启示意义 。 国际权威学术期刊《自然·通讯》日前发表了该成果 。
自5亿多年前寒武纪生命大爆发至今 ， 地球上已发生5次生命大灭绝 ， 其中第一次发生在4.4亿年前的奥陶纪末期 。 当时所有动物都生活在海洋中 ， 鹦鹉螺、笔石、珊瑚等无脊椎动物空前繁荣 ， 但大灭绝事件使约85%的物种消失 。 传统研究认为 ， 当时地球进入了冰川期 ， 以及之后冰川期结束气温上升带来的海洋缺氧 ， 这“两幕”气候剧变导致大灭绝 。
但是 ， 越来越多的证据表明 ， 奥陶纪末期的“两幕”式生命灭绝 ， 与冰川的形成和消融时间不完全一致 ， 国际学界为此争论不休 。
近期 ， 沈延安课题组开辟新思路 ， 他们在华南地区找到与大灭绝同时代的黄铁矿 ， 对其中的硫同位素进行高精度分析 ， 提出是火山大喷发触发并驱动了生命大灭绝事件的新机制 。
他们研究发现 ， 奥陶纪末期发生的火山大喷发 ， 将大量的二氧化硫、硫化氢等输送到20公里高空 ， 抵达大气平流层并在那里形成以硫酸盐为主的“气溶胶层” 。 平流层硫酸盐气溶胶反射短波的太阳辐射、同时吸收长波段的太阳辐射 ， 从而导致地球表面温度下降 。 在平流层的臭氧层附近 ， 火山喷发的二氧化硫等含硫气体经光化学反应产生硫同位素的非质量分馏 ， 并形成硫酸盐等沉降至地表和海洋中 ， 最后保存于岩石中 。 经过短暂的冷却之后 ， “平流层火山喷发”释放大量温室气体使地表温度迅速升高并形成酸雨 ， 导致陆地和海洋酸化以及海洋缺氧 。
“简单来说 ， 气溶胶层会‘截留’太阳热量 ， 使地球变冷 。 但一段时间后 ， 气溶胶层中的硫酸盐会‘掉落’到地面 ， 火山释放的温室气体占据上风 ， 又会使地球急剧变暖 。 ”沈延安说 ， 正是这“一冷一热”的反复交替 ， 造成了全球气候剧烈变化和海洋缺氧等环境恶化 ， 直接导致了奥陶纪末生命大灭绝 。 而“一冷一热”所产生的不同化学反应物 ， 会随酸雨等沉降到地表并保存在岩石中 ， 成为数亿年后人们追溯破解谜题的“钥匙” 。
卫星观察表明 ， 近50年来地球大气平流层的硫酸盐浓度不断升高 。 有人认为是人类活动排放所致 ， 也有人认为是现代火山喷发造成 。 沈延安认为 ， 高精度的硫同位素分析法 ， 能为寻求原因和对策提供手段 。
（责任编辑：董云龙 ）
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