在阿拉斯加深海底部發(fā)現(xiàn)的紅色美杜莎。圖片來源：Hidden Ocean 2005/NOAA

大陸運(yùn)動能夠節(jié)流海洋氧氣。

一個以前被忽視的因素 – 大陸的位置 – 有助于用支持生命的氧氣填充地球的海洋。大陸運(yùn)動最終可能會產(chǎn)生相反的效果，殺死大多數(shù)深海生物。

“大陸漂移似乎如此緩慢，就像沒有劇烈的東西可以來自它，但是當(dāng)海洋準(zhǔn)備好時，即使是一個看似微小的事件也可能引發(fā)海洋生物的廣泛死亡，”加州大學(xué)河濱分校地質(zhì)學(xué)家Andy Ridgwell說。Ridgwell是一項關(guān)于影響海洋氧氣的力的新研究的合著者。

當(dāng)海洋表面的水接近北極或南極時，它變得更冷，更密集，然后下沉。當(dāng)水下沉?xí)r，它會將來自地球大氣層的氧氣輸送到海底。

圖片來源：Greg McFall，NOAA

在夏威夷附近Papahānaumokuākea海洋國家紀(jì)念碑的珍珠和愛馬仕環(huán)礁的深礁上釣魚。

最終，回流將沉沒的有機(jī)物釋放的營養(yǎng)物質(zhì)帶回海洋表面，在那里它推動了浮游生物的生長。今天的海洋具有令人難以置信的魚類和其他動物的多樣性，這些魚類和其他動物得到了低深度不間斷的氧氣供應(yīng)和地表產(chǎn)生的有機(jī)物的支持。

新的研究發(fā)現(xiàn)，這種氧氣和營養(yǎng)物質(zhì)的循環(huán)可以突然結(jié)束。使用復(fù)雜的計算機(jī)模型，科學(xué)家們研究了大陸板塊的位置是否會影響海洋如何移動氧氣。他們驚訝地發(fā)現(xiàn)它確實如此。

由加州大學(xué)河濱分校的研究人員領(lǐng)導(dǎo)的這一發(fā)現(xiàn)在《自然》雜志上有詳細(xì)介紹。它于今天發(fā)布（2022年8月17日）。

佛羅里達(dá)群島附近休息的氣球魚。圖片來源：OAR/國家海底研究計劃（NURP）;緬因大學(xué)

“數(shù)百萬年前，在海洋中的動物生命開始后不久，整個全球海洋環(huán)流似乎周期性地關(guān)閉，”Ridgwell說。“我們沒想到大陸的運(yùn)動會導(dǎo)致地表水和氧氣停止下沉，并可能極大地影響地球上生命進(jìn)化的方式。

到目前為止，用于研究過去5.4億年海洋氧氣演變的模型相對簡單，沒有考慮海洋環(huán)流。在這些模型中，海洋缺氧 – 海洋氧氣消失的時間 – 意味著大氣中氧氣濃度的下降。

“科學(xué)家以前認(rèn)為，海洋中氧氣水平的變化主要反映了大氣中的類似波動，”該研究的第一作者，前UCR古氣候建模師亞歷山大·波爾（Alexandre Pohl）說，他現(xiàn)在在法國勃艮第弗朗什孔泰大學(xué)。

圖片來源：史密森尼學(xué)會

史密森尼學(xué)會展出的古代埃迪卡拉紀(jì)元時期海洋生物的西洋鏡。

這項研究首次使用了一個模型，其中海洋以三維形式表示，并且其中洋流被解釋。根據(jù)結(jié)果，全球水循環(huán)的崩潰導(dǎo)致上下深度的氧氣水平之間的明顯分離。

這種分離意味著整個海底，除了靠近海岸的淺水區(qū)，在數(shù)千萬年內(nèi)完全失去了氧氣，直到大約4.4億年前的志留紀(jì)開始時。

“循環(huán)坍塌將是對任何不能游向更靠近表面的東西以及大氣中仍然存在的生命氧氣的死刑判決，”Ridgwell說。深海生物包括奇異的魚，巨型蠕蟲和甲殼類動物，魷魚，海綿等。

這篇論文沒有說明地球是否或何時可能期望在未來發(fā)生類似的事件。事實上，很難確定何時可能發(fā)生坍塌，或者是什么觸發(fā)了它。然而，現(xiàn)有的氣候模型證實，全球變暖加劇將削弱海洋環(huán)流，一些模型甚至預(yù)測從北大西洋開始的環(huán)流分支最終會崩潰。

“我們需要一個更高分辨率的氣候模型來預(yù)測大規(guī)模滅絕事件，”Ridgwell說?！耙簿褪钦f，我們今天確實已經(jīng)對北大西洋的水循環(huán)感到擔(dān)憂，并且有證據(jù)表明水流到深處正在下降。

從理論上講，異常溫暖的夏天或懸崖的侵蝕可能會引發(fā)一連串的過程，顛覆今天出現(xiàn)的生活，Ridgwell說。

“你可能會認(rèn)為海洋表面，你可能沖浪或航行的地方，是所有行動的地方。但在下面，海洋正在不知疲倦地工作，為黑暗深處的動物提供重要的氧氣，“Ridgwell說。

“海洋允許生命繁茂，但它可以再次奪走生命。沒有什么可以排除這一點(diǎn)，因為大陸板塊繼續(xù)移動。