6600萬年前,一顆巨大的小行星撞擊地球,在尤卡坦半島,也就是今天的墨西哥小鎮(zhèn)希克蘇魯伯,留下了直徑超過177公里的隕石坑。死亡瞬間籠罩整個(gè)星球。5萬立方公里的物質(zhì)被拋向空中,從而導(dǎo)致了持續(xù)幾十年的冬季和酸化的海洋。當(dāng)一切再次恢復(fù)正常,包括很多恐龍?jiān)趦?nèi),地球上四分之三的物種都死去了。
但就事后的結(jié)果來看,這倒也不全是壞事。
由36名科學(xué)家參與的國際合作研究表明,在白堊紀(jì)末期的這次大滅絕中,海洋起到了緩和作用:在小行星撞擊地球的同時(shí),世界各地的火山正大規(guī)模噴發(fā)。古代印度,即德干地盾的火山高原釋放出大量溫室氣體,海洋吸收了其中的一些,抑制了全球變暖,否則那些在小行星撞擊后幸存的早期哺乳動(dòng)物和其他物種也會(huì)遇到麻煩。
多項(xiàng)研究顯示,當(dāng)小行星撞擊地球的時(shí)候,這次史詩級(jí)火山噴發(fā)已經(jīng)持續(xù)了40萬年,一些科學(xué)家認(rèn)為,火山氣體可能也與大滅絕有關(guān)。但根據(jù)對當(dāng)時(shí)全球氣溫的最新估測,大規(guī)?;鹕絿姲l(fā)似乎不太可能導(dǎo)致恐龍滅絕。這項(xiàng)研究發(fā)表于1月16日《科學(xué)》雜志。
小行星才是幕后黑手:它給海洋浮游生物帶來了巨大的影響,緩和了后面的全球變暖幅度,因?yàn)榛鹕絿姲l(fā)又持續(xù)了30萬年。
浮游生物的秘密
研究合著者、耶魯大學(xué)的古生物海洋學(xué)家Pincelli Hull說,根據(jù)海底泥濘的沉積物樣本,長有鈣質(zhì)殼的浮游生物突然消失的同時(shí),小行星撞擊地球并落下一層小顆粒。
“由于小行星撞擊對這些物種的影響最大,我們認(rèn)為,撞擊釋放的硫和一氧化二氮導(dǎo)致了海洋酸化,從而溶解了它們的外殼,”Hull說。這就像把一支粉筆(成分類似浮游生物的鈣質(zhì)殘?。┤舆M(jìn)醋里。當(dāng)然,海洋的酸度沒有那么強(qiáng),所以浮游生物的外殼溶解的速度會(huì)慢得多,而且也沒有氣泡。
這些沉積物也告訴我們,隨著時(shí)間推移,全球氣溫發(fā)生了怎樣的改變。Hull解釋說,這種變化可以反映出,德干地盾的火山釋放出的氣體(包括二氧化碳)帶來重大影響。
“樣本中那些來自深海的細(xì)泥漿,其稠度簡直和牙膏不相上下,”Hull說:“它與陸地上我們熟悉的泥漿不一樣,不是由巖石構(gòu)成的,而是鈣質(zhì)浮游生物的微觀化石。它們死后,紛紛落到了海底。”
僅分析海底沉積物各層中的浮游生物,就可以了解當(dāng)時(shí)的海洋氣候,有一些物種“的價(jià)值相當(dāng)于在北極發(fā)現(xiàn)了棕櫚樹”,Pincelli說。
而外殼的化學(xué)成分則包含了更多信息。
海洋溫度會(huì)影響浮游生物選擇哪種碳和氧的同位素融入保護(hù)殼。研究人員把從世界各地收集的深海泥漿數(shù)據(jù)結(jié)合在一起,重建了全球氣溫在幾十萬年里的變化情況。
未來的劇變
為此,研究人員采用了一個(gè)計(jì)算機(jī)模型,用方程式計(jì)算各個(gè)時(shí)期地球溫度變化和碳循環(huán)之間的關(guān)聯(lián),也包括現(xiàn)在的情況。
最有可能的情況是這樣的:德干地盾溫室氣體釋放出來的時(shí)間,要么是在白堊紀(jì)末期大滅絕前20萬至35年,要么是在滅絕前后。佛羅里達(dá)大學(xué)的地質(zhì)年代學(xué)家Courtney Sprain和同事在發(fā)表于去年2月的論文中,首次暗示兩種可能性的概率一樣。
“看到這項(xiàng)研究支持我們的發(fā)現(xiàn),我很激動(dòng),”Sprain說,去年的兩項(xiàng)研究都認(rèn)為,一半的氣體是在小行星撞擊后噴發(fā)出來的。但地質(zhì)年代學(xué)家Blair Schoene則提出了不同的看法:他提出,火山活動(dòng)發(fā)生于滅絕事件之前的10萬年里,導(dǎo)致環(huán)境被破壞,再加上小行星撞擊,全球物種遭到毀滅性打擊。
新的計(jì)算機(jī)模型不支持這種假設(shè),它認(rèn)為,在小行星撞擊地球之前,全球氣溫已經(jīng)下降。
但問題還沒有解決:大滅絕前后,共釋放出了多少氣體?看看距離小行星撞擊最近的明顯升溫時(shí)期,那是在大滅絕前20萬年前,升溫幅度最高約2度。另一次不那么明顯的升溫則是在大滅絕后大約20萬年。
但耶魯大學(xué)的地球化學(xué)家、新模型的共同創(chuàng)建者Donald Penman表示,升溫幅度不那么高,并不意味著德干地盾的火山釋放出的氣體會(huì)減少。這背后也許還有一個(gè)更有意思的解釋。
“這個(gè)模型顯示,在大部分鈣質(zhì)殼浮游生物滅絕后,它們用來打造外殼的化合物不斷累積,海洋因此吸收了更多火山釋放的二氧化碳,從而減輕了全球變暖的影響?!?/p>
英國布里斯托爾大學(xué)的微體古生物學(xué)家Heather Birch沒有參與建模,她也同意在小行星撞擊地球后,浮游生物的組成出現(xiàn)了很大變化,這可能影響了碳的吸收。但Birch警告說,“只有一小部分浮游生物會(huì)變成化石,我們需要更多研究才能了解大量二氧化碳是如何被吸收的”。
現(xiàn)在人類造成二氧化碳濃度上升,海洋再次酸化,氣候變化每況愈下,還會(huì)出現(xiàn)拯救我們的鈣質(zhì)殼浮游生物大滅絕嗎?
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