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2.5亿年前地球生命大灭绝或因“镍雾霾”
2021年04月13日 08:50:36 来源:央广网 记者 朱敏 王利



  二叠纪末灭绝的古珊瑚化石(央广网发 图片来自沈延安课题组)

  据中央广播电视总台中国之声《新闻晚高峰》报道,我们生活的地球已经45.5亿岁,地球在漫长的岁月中其实曾经历过5次生命大灭绝。其中,大约2.5亿年前的二叠纪末的第3次最惨烈,这一次的大灭绝导致超过90%的海洋生物和70%的陆地生物消失。比如,在海洋中生存数亿年的三叶虫、棘鱼、古珊瑚等灭绝;腕足类等物种损失惨重;陆地上大部分两栖、四足动物及昆虫灭绝;植物的大量灭亡导致该时期的煤层缺失。中国科学技术大学地球和空间科学学院教授沈延安表示,这次大灭绝不仅对生命造成近乎毁灭性的打击,而且地球花了很长时间才恢复“元气”。

  沈延安说:“它的灭绝主要是底栖的海洋生物。底栖是什么意思呢?就是趴在海底生活的生物。相反,游泳的这些生物有的就能够活下来,但这种很少。总而言之,都是很少一部分,就百分之几的一部分生物幸存下来。每一次灭绝都带来一次生命的改变,那么,这一次灭绝就是因为它灭绝得太厉害了,一直到500万年以后,整个海洋生物的生态系统才恢复过来。”

  这么严重的灭绝是怎么造成的呢?主流观点认为是西伯利亚“超级火山”喷发造成的全球环境剧变。但新的精确年代测试显示,“超级火山”在大灭绝30万年前就已开始喷发,它是如何在30万年后造成生命灭绝的,一直是科学之谜。近期,沈延安带领的课题组研究发现,导致这次生命大灭绝的罪魁祸首是“镍雾霾”,而“镍雾霾”的来源就是30万年前的火山喷发。

  沈延安说:“火山喷发以后主要是以气体为主,当然也有火山会有一些固体,但是主要是以气体为主。气体中有二氧化碳、二氧化硫、硫化氢等。但是我们强调的是西伯利亚火山从地下跑出来的时候,在上面盖着好多石头,其中,它的上面有一个硫化镍矿床,就是镍矿。火山喷发把镍顶出来以后,它在气溶胶里面,相当于雾霾里面富集了它顶出来的镍。就像它有一个手枪,爆发以后扣动扳机,这样它就释放出大量的气体。海洋里面的生物或者火山是通过什么联系起来的?是通过大气联系起来的。”

  沈延安表示,“超级火山”将地下的镍矿喷发上天,形成“镍雾霾”,经大气环流全球沉降。过量的镍限制植物光合和呼吸作用,还造成海水缺氧和酸化,导致生物大量死亡。

  那么,沈延安团队又是通过哪些证据得出这一重大结论的?他们把研究的地点定在加拿大北部的斯沃德鲁普盆地,因为这里位于西伯利亚“超级火山”下风口。团队研究发现,当地二叠纪页岩层的镍含量在百万分之118到247间,远高于普通页岩18到40的浓度。而到了生命大灭绝层位,镍浓度又陡降至36。不过,这只能说明当时海洋中的镍含量高,又如何证明这个镍含量是来自“镍雾霾”呢?沈延安指出,关键就在于他们首次用镍同位素解析了这个过程,“镍同位素是很负的,最负可以达到-0.19‰,一般的页岩它的同位素大于0是正值,而含镍的雾霾的同位素是负的。我们测出这里的镍矿同位素是负值,说明它不是正常的海洋的产物,而是从大气中含镍的雾霾(产生)。”

  尽管国际上也有其他研究团队掌握二叠纪页岩层的镍含量数据,但没有人想到去测镍同位素。而沈延安团队首次采用了这一方法,第一个想到这个主意的人竟是团队中的90后――中科大博士后李梦涵。“根据其他人所测的不同的现代环境储库的镍同位素组成,我们来推断这个是由于当时的镍矿通过火山喷发出来的同位素组成。”李梦涵说。

  为什么西伯利亚火山喷发30万年后,生命大灭绝才发生?沈延安解释,环境恶化是个积累的过程,积累到一个临界点便会发生严重后果,“时间就是我们根据火山灰里的叫锆石,测它的铀铅同位素,我们知道这个是约2.5亿年前灭绝的。那么,同样的原理我们可以测西伯利亚火山的锆石,也知道它最初是什么时候喷发的。通过铀铅年龄测定,我们知道西伯利亚火山最初的喷发在灭绝之前30万年就已经开始了。这期间,环境不断恶化,有个积累的过程,所以到灭绝这个点的时候相当于是一个崩溃的时候。”

  沈延安提到,近代也有火山喷发影响环境事件,例如1783年冰岛一座火山喷发释放了约1.2亿吨二氧化硫,导致欧洲数年酸雨和干旱,农牧业损失巨大。对火山和环境变化,我们需加强监测,及时应对。沈延安说:“我们对即使是死火山,说死火山也是相对死的,对火山的监测、造成的伤害要提高警惕了。因为这是我们能够做到的,人类历史上确实做到了准确的预测火山的爆发。”

标签:灭绝;火山;同位素;二叠纪 责任编辑:翁宇君
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