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科學家揭秘3.59億年前大滅絕事件:氣候變暖耗盡臭氧層,同樣一幕可能重演

媒體:前瞻網  作者:前瞻網
專業號:碳匯資訊 2020/6/3 8:50:58

南安普敦大學的研究人員更深入地研究了大約3.59億年前發生的滅絕事件。根據他們的研究,由于臭氧層遭破壞,過量的紫外線(UV)輻射破壞了地球的大部分海洋生物和綠色植物。此外,他們的發現為當今地球持續變暖帶來了一幕沉重的跡象:氣候變暖也會耗盡臭氧層,成為大滅絕背后的“罪魁禍首”。

在過去的地質時代中,發生了許多大規模的滅絕事件。最“著名”的一場就導致了大約6600萬年前的恐龍滅絕。據認為,它們的破壞是由一顆小行星撞擊地球造成的。

此外,還有兩場是由大規?;鹕絿姲l造成的,火山噴發造成了行星海洋和大氣的不平衡。另一件事發生在二疊紀大垂死的末期,據斯坦福大學說,這消滅了地球上96%的水生物種。

科學家發現了證據,表明在大約3.59億年前的泥盆紀地質時期(the Devonian period),高水平的紫外線輻射導致森林生態系統崩潰并殺死水生動物物種。

他們的研究表明,強烈的冰河時代之后變暖的溫度可能導致臭氧崩潰。研究人員認為,地球可能會達到可比的溫度,因此可能面臨與過去相同的后果。

他們的研究結果發表在《科學進展》(Science Advances)雜志上。此外,這項研究的部分資金來自國家地理學會的資助。它也與劍橋大學塞奇威克地球科學博物館合作。

正是在3.59億年前,泥盆紀時期結束,部分生物從1200萬年前的大滅絕中恢復過來,但氣候仍然混亂,原本的熱帶地區甚至形成了冰川。然后,正當地球從這一冰河時代開始變暖時,居然很快又有一次滅絕發生了。

這看起來似乎是沒有道理的。但最近從保存在格陵蘭東部古老湖泊沉積物中的蕨類植物的孢子中,科學家們找到了背后的罪魁禍首:當時,地球上的保護性臭氧層突然被剝奪,使地表生命暴露于引起突變的紫外線(UV)輻射之下。

南安普頓大學的古生物學家約翰·馬歇爾(John Marshall)和他的合著者在發表的論文中稱,滅絕即將來臨時,孢子變得畸形且變暗,表明DNA受到破壞。他說,有證據表明“所有的臭氧保護措施都沒有了。”

長期以來,科學家一直認為,至少在人類成為主宰力量之前,地球上的生物大滅絕僅有兩種方式:小行星撞擊或大規?;鹕奖l。

但是2年前,研究人員發現了證據,表明在地球最嚴重的滅絕中(2.52億年前的二疊紀末期),火山將西伯利亞鹽沉積物放到了平流層,在那里它們可能提供了化學反應,使臭氧層被消滅,整個森林系統經歷浩劫。

賓夕法尼亞大學的古生物學家勞倫·薩倫(Lauren Sallan)說,現在,特殊時期的孢子成為一個令人信服的例子,即使沒有爆發,氣候變暖也會耗盡臭氧層。“由于證據如此充分,它將使人們重新思考其他大規模滅絕事件。”

巖石講述的故事

科學家們通過徹底觀察石頭,可以發現很多東西,具體取決于巖石的類型和組成。

該團隊在南美的探險期間收集了各種巖石樣品。他們提供了有關在泥盆紀冰蓋融化邊緣發生的情況的線索,這使他們能夠在靠近極點和赤道附近的滅絕事件之間進行比較。

然后在實驗室中將巖石溶解在氫氟酸中。溶解的巖石釋放出微觀的植物孢子,這些孢子被保存了數億年。通過顯微鏡檢查,科學家們發現許多孢子在其表面上都形成了奇異的刺。

據研究人員稱,這些刺突的形成是由于紫外線輻射破壞了它們的DNA。此外,他們發現許多孢子壁上都帶有深色色素。這些深色的“墻”被認為是抵御不斷增加和有害的紫外線水平的保護性“屏障”。

馬歇爾認為,氣候變暖引發了夏季更大的雷暴天氣,這可能向平流層注入了消耗臭氧的水和鹽混合物。隨著紫外線殺死森林的生物,營養物質流入海中可能導致浮游生物和藻類大量繁殖,這會在失控的反饋中產生更多破壞臭氧層的鹽。他說:“看來這可能是一場完美的風暴。”

根據他們的發現,科學家得出結論:在全球變暖迅速的時期,臭氧層曾坍塌了很短的一段時間。此外,臭氧的崩潰使地球上的生命暴露于有害的紫外線輻射水平,因此引發了大規模的滅絕事件。這影響了泥盆紀-石炭紀邊界的陸地和淺水區的生命。

阿巴拉契亞州立大學地球化學家莎拉·卡邁克爾(Sarah Carmichael)說,馬歇爾的情景不僅可以解釋滅絕的原因,而且可以解釋該時期的出現許多天然氣礦床。它們是由腐爛的有機物形成的,但是沒有人解釋浮游生物生長所需的激增??萘种械酿B分徑流本來可以養活海洋生物。

從氣候變化到氣候緊急狀態

南安普頓大學海洋與地球科學學院的首席研究員約翰·馬歇爾(John Marshall)教授說,我們的臭氧層目前處于變化狀態。他補充說,他們過去曾經看到過這種模式,在這種模式下,沒有必要使用刺激或推動力。

他還說,目前的近似計算表明,地球將達到與3.6億年前相似的全球溫度。此外,他們說,有可能再次發生類似的臭氧層崩潰,使地表和淺海生物受到有害輻射的危險。

這也預示了當今變暖世界中可能發生的情況。但是大氣科學家對現在是否正在發生這些臭氧消耗幾乎無法達成共識,更不用說幾億年前了?,F在發生的消耗比預期的要多,但是尚不清楚它們是否引起破壞性反應。

邁阿密大學的大氣化學家埃利奧特·阿特拉斯(Elliot Atlas)研究了這種動力學,他對馬歇爾的理論表示懷疑。他說,它需要對模型進行更嚴格的測試。

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