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Nature Com.: Hg同位素新证据表明火山爆发导致有史大规模物种灭绝

2019-05-15 11:43:38      点击:
       2.52 亿前的生物灭绝事件是如此的剧烈和广泛,以至于科学家们称之为“大灭绝”。这场灾难在数十万年的时间里杀死了地球上95%以上的生命。


辛辛那提大学(University of Cincinnati)和中国地质大学(China University of Geosciences)的古生物学家表示,他们在世界各地近十几个地点的地质记录中发现了汞含量激增的现象(1-2),这提供了有说服力的证据,表明火山爆发是这场全球灾难的罪魁祸首。该研究发表在《自然通讯》杂志上。


1 本研究区汞浓度分布(Hg/TOC)

 

火山爆发点燃了大量的煤炭沉积物,将汞蒸汽释放到大气中。它像雨一样降落到地球周围的海洋沉积物中,形成了一场预示着恐龙时代来临的灾难的独特地质现象。


火山活动,包括火山气体的排放和有机物的燃烧,将大量的汞释放到地球表面3


研究区域的汞同位素



大规模灭绝发生在科学家所说的二叠纪-三叠纪边界。在恐龙崛起之前,大规模灭绝杀死了大部分陆地和海洋生物。有些是史前怪兽,比如凶猛的巨兽,看上去像是剑齿虎和科莫多龙的杂交。


火山爆发发生在现在俄罗斯中部的一个名为西伯利亚圈闭的火山系统中。许多火山爆发不是发生在锥形火山中,而是通过地面上裂开的裂缝爆发的。火山喷发频繁而持久,其狂暴持续了数十万年。通常情况下,当火山爆发时,大量的汞会被释放到大气中。它已经成为研究火山对地球历史上重大事件的影响的热门话题。


火山诱发下雨

研究人员使用类似七鳃鳗的尖牙化石来确定汞沉积的年代。和地球上大多数其他生物一样,牙形齿类动物也在这场灾难中惨遭灭顶之灾。

在这段较长的时间里,火山喷发将多达300万立方公里的火山灰推向高空。从这个角度来看,1980年华盛顿圣海伦斯火山的喷发只向大气中释放了1立方公里的火山灰,即使远在俄克拉荷马州的汽车挡风玻璃上也有火山灰。

事实上,西伯利亚火山喷发在空气中喷出了大量物质,特别是温室气体,使地球平均升温约10摄氏度。气候变暖可能是这次物种大灭绝的罪魁祸首之一。但是酸雨会破坏许多水体,提高全球海洋的酸度。而水温较高的水会因为溶解氧的缺乏而有更多的死亡区。温度变化可能是是头号杀手。酸化和环境中的其他毒素会加剧这种影响。

一次又一次的火山爆发使地球的食物链无法恢复。重要的不一定是强度,而是持续时间。这种情况持续的时间越长,环境承受的压力就越大。

同样,地球从灾难中恢复的很慢,因为持续不断的干扰继续摧毁生物多样性。在过去的45亿年里,地球经历了五次大规模灭绝。

科学家们使用了另一种元素——铱——来确定6500万年前导致恐龙灭绝的全球大灭绝的可能原因。他们认为一颗巨大的流星袭击了现在的墨西哥。由此产生的地球过热羽流被吹到大气中,雨点般落下含有铱的物质,这种物质在世界各地的地质记录中都有发现。


图4 汞记录与PTB海洋生态系统扰动的关系


汞的特征提供了令人信服的证据(4),证明西伯利亚圈闭的爆发是造成这场灾难的原因。现在,研究人员正试图确定火山爆发的程度,以及火山爆发对环境的影响,尤其是对陆地动物和植物的大量死亡负有大责任。

二叠纪大灭绝可能有助于解释今天的全球变暖将如何导致下一次大灭绝。如果全球变暖确实是二叠纪动物灭绝的原因,那么变暖对今天的人类和野生动物意味着什么呢?

人类向大气中释放碳的情况与二叠纪晚期类似,当时西伯利亚火山喷发释放了大量的碳。这令人担忧。大多数生物学家认为,我们正处于另一次大规模物种灭绝的边缘,这是第六次大灭绝。

生活在干旱沙漠等边缘环境中的人们将首先遭殃。这将导致全球更多的气候难民。在受灾严重的地区,可能会看到更多的饥荒和大规模移民。这是一个全球性问题,应该认识到并积ji应对。在这些问题达到危机之前解决它们要容易得多。

 

参考来源

[1] University of Cincinnati. "New evidence suggests volcanoes caused biggest mass extinction ever: Mercury found in ancient rock around the world supports theory that eruptions caused 'Great Dying' 252 million years ago.." 15 April 2019. 



[2] Jun Shen, Jiubin Chen, Thomas J. Algeo, Shengliu Yuan, Qinglai Feng, Jianxin Yu, Lian Zhou, Brennan OConnell, Noah J. Planavsky. Evidence for a prolonged PermianTriassic extinction interval from global marine mercury records. Nature Communications, 2019; 10 (1) DOI: 10.1038/s41467-019-09620-0 
 




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