集群滅絕指的是那些在地質(zhì)時間尺度上很短一段時間里，絕大部分生命被完全抹去的事件。在地球的生命史上，集群滅絕反復(fù)出現(xiàn)。除了眾所周知的五次著名的大滅絕事件之外，已知的集群滅絕事件其實(shí)還有十幾次。

地球生命歷史上的五次大滅絕事件，和疑似正在發(fā)生的第六次大滅絕。

公認(rèn)的第五次大滅絕、也是最著名的一次集群滅絕，就是白堊紀(jì)-古近紀(jì)（K-Pg）滅絕事件，它大約發(fā)生在6600萬年前的白堊紀(jì)末期，殺死了恐龍以及當(dāng)時地球上70%的生命。

通常認(rèn)為，在這次滅絕事件中，一顆十幾千米大的隕石撞上了地球，落向今天的墨西哥尤卡坦半島，給地球留下了一道深深的疤痕，也就是?？颂K魯伯撞擊坑。

然而，一項新研究認(rèn)為，大多數(shù)集群滅絕都有一個共同點(diǎn)：它們都發(fā)生在會噴出大量火山熔巖和有毒氣體，時間長達(dá)數(shù)十萬年甚至百萬年的“超級噴發(fā)”事件之后。著名的K-Pg滅絕事件也不例外。

在過去5.4億年中（顯生宙），五次最大的集群滅絕中的四次，以及其他一些更小的、但仍波及全球的集群滅絕，都與產(chǎn)生大火成巖省的主要熔巖事件相關(guān)。這一結(jié)果也證實(shí)了許多地質(zhì)學(xué)家多年來的懷疑。研究已發(fā)表在《美國國家科學(xué)院院刊》上。

數(shù)千年來反復(fù)噴發(fā)的影響

集群滅絕事件背后的原因一直是科學(xué)界爭論的焦點(diǎn)。以K-Pg滅絕事件為例，雖然許多科學(xué)家認(rèn)為，隕石撞擊是這背后的罪魁。但地質(zhì)學(xué)家后來發(fā)現(xiàn)，在此次撞擊之前，地球上實(shí)際上已經(jīng)出現(xiàn)了長時間的噴發(fā)，并留下了被稱為德干暗色巖的溢流玄武巖。長期的噴發(fā)會排放大量二氧化硫，使地球冷卻，并導(dǎo)致可以在這些化石記錄中尋到蹤跡的集群死亡。

一些研究人員認(rèn)為，集群滅絕和溢流玄武巖事件之間存在的相關(guān)性是顯而易見的。在這項新研究中，一組研究人員找到了一個新的切入點(diǎn)來研究這個問題。他們仔細(xì)研究了噴發(fā)的實(shí)際速率，這一速率可能與改變氣候的氣體被注入大氣的速率有關(guān)。通過分析來看，研究人員發(fā)現(xiàn)，這一速率的確非常重要。

在這項研究中，他們調(diào)查了大火成巖省，它指的是包含超過100000立方千米的巖漿的火成巖區(qū)域。可以做一個對比，1980年美國華盛頓州圣海倫斯火山噴發(fā)，涉及的巖漿量還不到1立方千米。

德干暗色巖（圖／Wikipedia）

德干暗色巖就是大火成巖省的一個例子，這里層疊的熔巖流呈現(xiàn)類似階梯狀的結(jié)構(gòu)，它在100萬年的時間里噴發(fā)，噴出的熔巖流至少500千米的距離，有些地方近2千米厚。而這些大型火山噴發(fā)產(chǎn)生的階梯狀的巨大火成巖區(qū)域，似乎在時間上與集群滅絕和其他重要的氣候和環(huán)境事件相一致。

團(tuán)隊將現(xiàn)有的對溢流玄武巖噴發(fā)的最佳估計，與地質(zhì)記錄中物種快速死亡的時期進(jìn)行比較。為了證明這種相關(guān)性不僅僅是偶然的，他們還檢查了噴發(fā)是否與隨機(jī)產(chǎn)生的模式一樣，并以一億個類似模式重復(fù)，隨后確定，噴發(fā)和滅絕之間的相關(guān)性是隨機(jī)的可能性僅為百分之一。

可以這么理解，雖然很難確定某次特定的火山噴發(fā)是否導(dǎo)致了某次特定的集群滅絕，但這項結(jié)果讓科學(xué)家很難忽視火山活動在滅絕中的作用。

研究人員介紹，就噴發(fā)速率而言，似乎有一個閾值，超過這個閾值，就會出現(xiàn)集群滅絕，低于這個閾值，可能會出現(xiàn)一些輕微的氣候擾動，但不會出現(xiàn)滅絕地球上一半生命的情況。

比如，在白堊紀(jì)和古近紀(jì)之交，無論是否發(fā)生撞擊事件，都很有可能會發(fā)生某種程度的集群滅絕，德干暗色巖的噴發(fā)，幾乎注定了K-Pg滅絕事件的發(fā)生。當(dāng)然，撞擊無疑讓事情變得更糟了——隕石給了地球生命最后的致命一擊。

地球歷史的故事

溢流玄武巖噴發(fā)在地質(zhì)記錄中并算不常見。上一次規(guī)模相當(dāng)?shù)黠@更小一些的噴發(fā)，發(fā)生在約1600萬年前的太平洋西北地區(qū)，產(chǎn)生了哥倫比亞河玄武巖省。噴發(fā)伴隨著大量二氧化碳的釋放，二氧化碳使大氣變暖，而二氧化硫則使大氣變冷。

最近的證據(jù)表明，導(dǎo)致集群滅絕的冷卻往往發(fā)生在變暖之后，因?yàn)槎趸荚趲r漿中的溶解度比硫磺低，所以會首先被排放出來。

對溢流玄武巖事件的時間的更準(zhǔn)確估計，是提供更好的噴發(fā)速率估計的關(guān)鍵，這使得這項研究得以進(jìn)行。目前，科學(xué)界得出這類定量結(jié)論的能力，一直受到高精度地質(zhì)年代學(xué)數(shù)據(jù)的限制。因此，這也是地質(zhì)年代學(xué)的重要性的一個典型案例。

我們對地球歷史的故事仍然知之甚少，未來或許還有更多手段幫助我們回溯過去的時光。

參考來源：

https://news.berkeley.edu/2022/09/12/mega-eruptions-linked-to-most-mass-extinctions-over-past-500-million-years/

https://home.dartmouth.edu/news/2022/09/what-killed-dinosaurs-and-other-life-earth

封面圖&首圖：Tanya Grypachevskaya/Unsplash Photo Community