火山噴發(fā)導(dǎo)致氣候變化與物種滅絕

 

 

            近日，德國科學(xué)家領(lǐng)導(dǎo)的國際團(tuán)隊(duì)在研究大規(guī)模火山噴發(fā)對(duì)海洋化學(xué)的影響后認(rèn)為，造成奧陶紀(jì)末生命大滅絕的原因可能是這個(gè)時(shí)期的強(qiáng)烈火山活動(dòng)，其中火山灰?guī)淼臓I養(yǎng)物質(zhì)磷起到了關(guān)鍵作用。相關(guān)成果發(fā)表在12月2日刊發(fā)的《自然·地球科學(xué)》雜志上。

 

 

            大約4.5億年前的奧陶紀(jì)末期，地球急劇變冷，包括三葉蟲在內(nèi)的大約85%的海洋動(dòng)物物種滅絕，這是地球過去5.4億年中第二大生命滅絕事件。這次生命滅絕事件的驅(qū)動(dòng)機(jī)制一直是地球科學(xué)領(lǐng)域的未解之謎。學(xué)界普遍認(rèn)為，這次物種滅絕是由全球氣候變冷造成的。但關(guān)于地球如何變冷，科學(xué)家們提出了各種假說，例如小行星撞地球；或者火山物質(zhì)噴發(fā)至平流層，觸發(fā)和驅(qū)動(dòng)了當(dāng)時(shí)的生命滅絕事件等。

 

 

            此次，德國奧爾登堡大學(xué)地球化學(xué)家杰克·朗曼博士領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)，聯(lián)合英國南安普敦大學(xué)、利茲大學(xué)和普利茅斯大學(xué)的研究人員，共同研究了大規(guī)?；鹕絿姲l(fā)對(duì)海洋化學(xué)的影響。他們提出了新的理論，即火山噴發(fā)物質(zhì)在海洋中釋放磷等營養(yǎng)物質(zhì)，促進(jìn)了藻類生物的生長，而海藻的繁殖和沉淀減少了大氣中溫室氣體二氧化碳（CO2）的含量，從而降低了地球的溫度。

 

 

            朗曼博士說：“一種理論表明，海洋中磷的增加引發(fā)了全球變冷。磷是生命中的關(guān)鍵元素之一。它促進(jìn)了藻類等小型海洋生物的生長。當(dāng)這些生物死亡時(shí)，它們會(huì)沉積在海底。這樣，藻類在其一生中攝取的碳逐漸被埋在沉積物中。海藻可幫助減少大氣中CO2的含量，從而降低地球的溫度。”

 

 

            通常，劇烈的火山噴發(fā)會(huì)釋放大量CO2并使地球變暖，因此，地球冷卻必然是另一種機(jī)制。研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，火山噴發(fā)后的過程，例如火山巖的自然風(fēng)化，以及火山巖在海中經(jīng)歷的快速化學(xué)變化，都會(huì)釋放磷。為了驗(yàn)證這一假設(shè)，研究小組檢查了海洋沉積物中更年輕的灰層，比較了巖石在與海水接觸發(fā)生變化之前和之后的磷含量。

 

 

            利用這些信息，朗曼博士的團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一個(gè)模型，模擬了最重要的化學(xué)、生物和地質(zhì)過程。研究人員隨后確定了奧陶紀(jì)末期沉積在地球上的巨大灰燼層如何影響海洋化學(xué)、藻類生長和CO2吸收。根據(jù)研究結(jié)果，沉積的火山巖釋放的磷足以引發(fā)一系列事件--從海洋肥沃、藻類生長增加、全球變冷和隨后的結(jié)冰、海洋大部分地區(qū)的低氧水平到最終的大規(guī)模滅絕開始。

 

 

            科學(xué)家們得出結(jié)論，大型火山噴發(fā)可在短時(shí)間內(nèi)通過CO2排放使氣候變暖，但它們也可以在數(shù)百萬年的更長時(shí)期內(nèi)引發(fā)全球變冷。由于巨大的火山爆發(fā)與地球歷史上5個(gè)最大的滅絕事件中的3個(gè)同時(shí)發(fā)生，包括白堊紀(jì)末恐龍從地球上消失等。研究人員認(rèn)為，他們的研究可能會(huì)導(dǎo)致重新審查關(guān)于其他大規(guī)模滅絕原因的理論。