天天熱門:是什么導(dǎo)致恐龍和地球上其他生命的滅絕？也許不是小行星撞擊

9月12日發(fā)表在《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊》（PNAS）上的一項(xiàng)由達(dá)特茅斯大學(xué)科學(xué)家領(lǐng)導(dǎo)的新研究報(bào)告稱，火山活動(dòng)似乎是大規(guī)模滅絕的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)因素。

這些新發(fā)現(xiàn)提供了迄今為止最令人信服的定量證據(jù)，表明重大火山爆發(fā)和物種大規(guī)模更替之間的聯(lián)系并非只是巧合。

(資料圖)

根據(jù)研究人員的說(shuō)法，五次大規(guī)模滅絕中的四次是與一種叫做洪流玄武巖的火山噴發(fā)同時(shí)發(fā)生的。這些噴發(fā)在短短的一百萬(wàn)年內(nèi)用熔巖淹沒(méi)了大片地區(qū)，甚至整個(gè)大陸。在地質(zhì)學(xué)時(shí)間尺度上，這只是一眨眼的時(shí)間。它們留下了大量的“指紋”作為證據(jù)--大面積的階梯狀火成巖（由噴發(fā)的熔巖凝固而成），地質(zhì)學(xué)家稱之為 “大火成巖省”。

要算作“大型”，一個(gè)大火成巖省必須包含至少10萬(wàn)立方公里的巖漿。(一立方公里相當(dāng)于2640億加侖或40萬(wàn)個(gè)奧林匹克游泳池的體積）。就背景而言，1980年圣海倫火山的噴發(fā)涉及不到一立方公里的巖漿。根據(jù)研究人員的說(shuō)法，研究中所代表的大多數(shù)火山爆發(fā)的巖漿量是這個(gè)數(shù)字的一百萬(wàn)倍。

研究小組借鑒了關(guān)于地質(zhì)時(shí)間尺度、古生物學(xué)和大火成巖省的三個(gè)成熟的數(shù)據(jù)集來(lái)研究大規(guī)模滅絕和大火成巖省之間的時(shí)間聯(lián)系。

“這些大型火山噴發(fā)產(chǎn)生的大階梯狀火成巖區(qū)似乎在時(shí)間上與大規(guī)模滅絕和其他重要的氣候和環(huán)境事件相一致，”主要作者Theodore Green說(shuō)，他作為達(dá)特茅斯高級(jí)獎(jiǎng)學(xué)金項(xiàng)目的一部分進(jìn)行了這項(xiàng)研究，現(xiàn)在是普林斯頓大學(xué)的一名研究生。

事實(shí)上，在今天的西伯利亞，一系列的火山爆發(fā)引發(fā)了大約2.52億年前最具破壞性的大滅絕事件，向大氣層釋放了巨大的二氧化碳脈沖，幾乎扼殺了所有的生命。西伯利亞地盾是“見(jiàn)證者”，這是一個(gè)大面積的火山巖區(qū)域，大約有澳大利亞那么大。

火山噴發(fā)也震動(dòng)了印度次大陸，大約在恐龍大滅絕的時(shí)候，形成了今天我們所知道的德干高原。這就像小行星撞擊一樣，會(huì)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的全球影響，使大氣層被塵埃和有毒氣體所覆蓋，使恐龍和其他生物窒息，并在很長(zhǎng)的時(shí)間范圍內(nèi)改變氣候。

另一方面，調(diào)查人員說(shuō)，贊成被小行星撞擊消滅的理論取決于奇克蘇魯伯撞擊器，這是一塊太空巖石，在恐龍滅絕的同一時(shí)間墜落到墨西哥的尤卡坦半島。

研究共同作者、達(dá)特茅斯大學(xué)地球科學(xué)副教授 Brenhin Keller說(shuō)：“所有其他試圖解釋是什么殺死了恐龍的理論，包括火山活動(dòng)，在發(fā)現(xiàn)奇克蘇魯布撞擊坑時(shí)都被推翻了。”但他指出，盡管經(jīng)過(guò)幾十年的探索，很少有證據(jù)表明與其他大規(guī)模滅絕事件相吻合的類似撞擊事件。

在達(dá)特茅斯， Green著手尋找一種方法來(lái)量化火山爆發(fā)和物種滅絕之間的明顯聯(lián)系，并測(cè)試這種巧合是否只是偶然，或者是否有證據(jù)表明兩者之間存在因果關(guān)系。Green與Keller和共同作者Paul Renne（加州大學(xué)伯克利分校地球和行星科學(xué)的駐校教授和伯克利地質(zhì)年代學(xué)中心主任）合作，招募了達(dá)特茅斯發(fā)現(xiàn)集群的超級(jí)計(jì)算機(jī)來(lái)計(jì)算這些數(shù)字。

科學(xué)家們將洪流玄武巖噴發(fā)的最佳估計(jì)值與地質(zhì)學(xué)時(shí)間尺度中物種急劇消亡的時(shí)期進(jìn)行了比較，包括但不限于五次大滅絕。為了證明這個(gè)時(shí)間點(diǎn)不僅僅是一個(gè)隨機(jī)的機(jī)會(huì)，他們檢查了噴發(fā)是否與隨機(jī)產(chǎn)生的模式一致，并以1億個(gè)這樣的模式重復(fù)這一練習(xí)。他們發(fā)現(xiàn)，與滅絕期的一致性遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于隨機(jī)的機(jī)會(huì)。

Keller說(shuō)：“雖然很難確定是否某一特定的火山爆發(fā)導(dǎo)致了某一特定的大規(guī)模滅絕，但我們的結(jié)果使我們很難忽視火山活動(dòng)在滅絕中的作用。如果要在火山洪流玄武巖和大規(guī)模滅絕之間找到因果關(guān)系，科學(xué)家們預(yù)計(jì)更大的火山爆發(fā)將帶來(lái)更嚴(yán)重的滅絕，但這種相關(guān)性尚未被觀察到。”

研究小組沒(méi)有考慮噴發(fā)的絕對(duì)規(guī)模，而是按照噴發(fā)熔巖的速度來(lái)排列火山事件。他們發(fā)現(xiàn)，噴發(fā)率最高的火山事件確實(shí)造成了最大的破壞，產(chǎn)生了更嚴(yán)重的滅絕現(xiàn)象，直至大規(guī)模滅絕。

“我們的結(jié)果表明，很可能在白堊紀(jì)第三紀(jì)邊界會(huì)出現(xiàn)某種程度的大規(guī)模滅絕，不管是否有撞擊，現(xiàn)在可以更定量地顯示出來(lái)，”Renne說(shuō)。“存在撞擊的事實(shí)無(wú)疑使事情變得更糟。”

科學(xué)家們也對(duì)小行星進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)。撞擊與物種更替期的重合性明顯減弱，而且在不考慮奇克蘇魯布撞擊坑的情況下，情況急劇惡化。這表明，其他較小的已知撞擊體并沒(méi)有造成重大的物種滅絕。

根據(jù)Green的說(shuō)法，印度德干地盾的噴發(fā)率表明，即使沒(méi)有小行星，也已經(jīng)為廣泛的滅絕創(chuàng)造了條件。他補(bǔ)充說(shuō)，撞擊是雙重打擊，大聲敲響了恐龍的喪鐘。

Green說(shuō)，洪流玄武巖噴發(fā)在地質(zhì)記錄中并不常見(jiàn)。上一次規(guī)模相當(dāng)?shù)黠@較小的爆發(fā)發(fā)生在大約1600萬(wàn)年前的太平洋西北地區(qū)。

“雖然在現(xiàn)代氣候變化中被釋放到大氣中的二氧化碳總量仍然比大型火成巖省的排放量小得多，但值得慶幸的是，” Keller說(shuō)，“我們排放的速度非常快，這是值得關(guān)注的理由。” Green說(shuō)，二氧化碳的排放與他們研究的對(duì)環(huán)境有影響的洪流玄武巖的速度相似，令人不舒服。他說(shuō)，這將氣候變化置于環(huán)境災(zāi)難的歷史時(shí)期的框架中。