奥陶纪末生物大灭尽 新证据体现火山喷发是“最大嫌疑人”

　　克日，《自然·通讯》报道了一项关于奥陶纪末生物大灭尽的研究成就，中国科学技能大学沈延安研究团队发明，在奥陶纪末生物灭尽事件的进程中硫同位素发生了非质量分馏，提出“平流层火山喷发”是奥陶纪末生命灭尽事件的驱念头制。
　　持久以来，奥陶纪末生物大灭尽事件的原因一直是个谜，科学家曾提出冰川事件、火山发作以及伽马射线暴等多种表明，但详细的驱念头制今朝学界尚未形成统一认识。
　　冰川事件 蒙受气候变冷和睦候变暖“双重冲击”
　　奥陶纪是古生代的第二个纪，气候温和，浅海漫衍遍及，现今1/3的陆地其时被浅海包围，海平面比此刻跨越400米，是地球汗青上海侵最严重的时代。这一时期，海生生物空前成长，腕足动物、三叶虫、珊瑚、笔石等迅速演化，科学界称之为“奥陶纪生物大辐射事件”，原始的脊椎动物开始呈现，陆地上除了很低等的植物，没有任何动物保留。
　　产生在约莫4.4亿年前的奥陶纪末生命大灭尽，是地球自寒武纪生物大发作以来最陈腐的生物灭尽事件，也是地球5.4亿年来第二大生命灭尽事件。其时的海洋生物遭遇了溺死之灾。像珊瑚、腕足动物、三叶虫等生物门类的多个类群险些“全军覆灭”，这次大灭尽重创了海洋生态系统，导致其时85%的海洋生物物种灭尽。科学界普遍认为，导致这场劫难的祸首罪魁就是奥陶纪末的冰川事件。
　　关于奥陶纪末生命大灭尽，以前主导的概念是将两幕式生物灭尽与其时冰期的开始和消融接洽起来。恒久以来，这次大灭尽事件的根基进程被描写为两幕式：第一幕起因于凯迪—赫南特期之交冈瓦纳冰盖的形成，造成新的凉水海洋生物全球遍及漫衍；第二幕则由于赫南特晚期冰川消融，导致早前的凉水动物整体消亡。
　　“详细来说，就是冰期开始的时候全球海平面下降，气候变冷，这一全球气候的溘然变革直接导致海洋动物保留空间缩小，其功效是部门动物往海洋深部迁移并适应深部保包涵况，但相当一部门动物因为对深部海洋保包涵况的适应性较差而消亡。在一连约莫100万年之后，冰川开始消融，全球海平面迅速升高，气候变暖，从而导致海洋缺氧。海洋内氧气的缺乏直接对奥陶纪末生命造成歼灭性的冲击。”沈延安汇报科技日报记者。
　　真核藻类大发作 海洋“接收”有机碳致大气CO2浓度急降
　　固然恒久以来，赫南特冰期及其激发的气候、海洋情况变革，导致生物大灭尽是国际上较为主流的概念， 硫化锌，然而这次猛烈、短暂的冰期为何能在二氧化碳浓度异常高的配景下产生仍是个谜。
　　2018年，美国哈佛大学地球与行星科学系安·皮尔逊课题组与中国科学技能大学沈延安研究团队相助在《自然·地球科学》上颁发论文称，研究发明，海洋真核藻类的大发作，或触发赫南特冰期，并间接导致奥陶纪末期生物的集团灭尽。
　　研究人员以美海内华达州维尼溪奥陶—志留纪典范剖面为研究工具。沈延安团队首先对该剖面举办了具体的野外考查并举办了高密度的样品收罗事情，在此基本上中美相助团队开展了氮同位素的研究事情。研究功效显示，在奥陶纪末期，由于陆地大量维管植物首次呈现与扩张，加强了大陆风化浸染，导致海洋中生物可操作的限制性营养元素十分丰裕。这为加快浮游植物的发展、繁殖提供了有力的条件。
　　氮同位素的研究功效证明白在赫南特冰期之前，真核藻类迅速扩张，大量有机碳迅速被埋藏在海洋中，致使大气中二氧化碳浓度短时间内急剧下降，这是此次赫南特冰期和生物大灭尽事件的重要驱动因素。
　　另外，尚有研究人员认为，伽马射线暴导致了这次生物大灭尽。所谓伽马射线暴是宇宙中一种伽马射线强度在短时间内溘然加强，随后又迅速削弱的现象。伽马射线暴的时间不长，凡是只有几十秒，能量主要来自伽马射线。伽马射线是波长小于0.1纳米的电磁波，是一种比X射线能量还高的辐射。物理学家通过计较发明强大的伽马射线暴可以或许杀死必然范畴内的宇宙生命。奥陶纪大灭尽是地球5大汗青事件之一，导致海洋物种数量急剧下降。有证据表白，这一巨变产生在冰河时代，而伽马射线暴大概是触发此次大局限灭尽事件的原因之一。
　　平流层火山喷发 触发全球气候剧变和海洋情况恶化
　　“可是连年来科学家们通过全球范畴内具体的野外考查和研究发明，奥陶纪末冰川期的开始和竣事并没有与两幕式生命灭尽在时间上高度一致，因此将奥陶纪末生命大灭尽的原因与冰川的开始和消融直接接洽起来受到了质疑。”中国科学技能大学地球和空间科学学院副研究员胡东平说道。
　　针对这一科学问题，研究人员开发了新的研究思路。他们对华南奥陶纪末生命灭尽地层中的黄铁矿举办了高精度同位素阐明，发明陪伴着奥陶纪末火山的喷发，硫同位素呈现非质量分馏，当火山勾当削弱和停滞后，硫同位素又泛起质量分馏。“奥陶纪末非质量硫同位素记录的发明是有地质记录以来的首次报道。因此，我们提出奥陶纪末火山勾当为‘平流层火山喷发’，触发和驱动了其时的生命大灭尽事件。也就是说‘平流层火山喷发’扣动了奥陶纪末生命灭尽的‘扳机’。”沈延安说。
　　该研究认为，奥陶纪末“平流层火山喷发”将大量二氧化硫、硫化氢和其他火山物质输送至平流层并形成了以硫酸盐为主的气溶胶层。硫酸盐气溶胶层对全球气候变革和地球系统的热量均衡起着至关重要的浸染，因为平流层硫酸盐气溶胶反射短波的太阳辐射、同时接收长波段的太阳辐射，从而导致地球外貌温度下降。也就是说，硫酸盐气溶胶层加热了本身，冷却了地球。
　　在平流层的臭氧层四周，火山喷发的二氧化硫等含硫气体经光化学回响发生硫同位素的非质量分馏，并形成硫酸盐等沉降至地表和海洋中，最后生存于岩石中。颠末短暂的冷却之后，“平流层火山喷发”释放大量温室气体使地表温度迅速升高并形成酸雨，导致陆地和海洋酸化以及海洋缺氧。因此，他们认为，“平流层火山喷发”触发和驱动的一系列全球气候猛烈变革和海洋缺氧等情况恶化，直接导致了奥陶纪末生命大灭尽。
　　在沈延安看来，该项研究对现代全球气候变革有重要的启示浸染。卫星调查数据表白，近50年来平流层的硫酸盐浓度不绝升高，一种概念认为是人类勾当排放含硫气体造成的，也有研究认为是现代火山不绝喷发导致的。很显然，高精度的硫同位素阐明可以或许为探讨这一重要科学问题提供有力的手段。
　　， 二硫化钼