火山噴發(fā)導致氣候變化與物種滅絕

 

 

            近日，德國科學(xué)家領(lǐng)導的國際團隊在研究大規?；鹕絿姲l(fā)對海洋化學(xué)的影響后認為，造成奧陶紀末生命大滅絕的原因可能是這個(gè)時(shí)期的強烈火山活動(dòng)，其中火山灰帶來(lái)的營(yíng)養物質(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末期，地球急劇變冷，包括三葉蟲(chóng)在內的大約85%的海洋動(dòng)物物種滅絕，這是地球過(guò)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動(dòng)機制一直是地球科學(xué)領(lǐng)域的未解之謎。學(xué)界普遍認為，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(shuō)，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)和驅動(dòng)了當時(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)導的團隊，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?；鹕絿姲l(fā)對海洋化學(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(yíng)養物質(zhì)，促進(jìn)了藻類(lèi)生物的生長(cháng)，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(shuō)：“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(lèi)等小型海洋生物的生長(cháng)。當這些生物死亡時(shí)，它們會(huì )沉積在海底。這樣，藻類(lèi)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制。研究團隊認為，火山噴發(fā)后的過(guò)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。為了驗證這一假設，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，朗曼博士的團隊開(kāi)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(guò)程。研究人員隨后確定了奧陶紀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(lèi)生長(cháng)和CO2吸收。根據研究結果，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(lèi)生長(cháng)增加、全球變冷和隨后的結冰、海洋大部分地區的低氧水平到最終的大規模滅絕開(kāi)始。

 

 

            科學(xué)家們得出結論，大型火山噴發(fā)可在短時(shí)間內通過(guò)CO2排放使氣候變暖，但它們也可以在數百萬(wàn)年的更長(cháng)時(shí)期內引發(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，包括白堊紀末恐龍從地球上消失等。研究人員認為，他們的研究可能會(huì )導致重新審查關(guān)于其他大規模滅絕原因的理論。