日本、美国和中国的研究人员表示,他们发现了火山爆发导致大规模生命灭绝的更确凿证据。他们的研究着眼于两个互不相关的火山爆发事件:一个是研究人员此前不知道的,另一个是导致大片陆地和海洋生物灭绝的。
自4.5亿至6亿年前早期动物的分化进化以来,已经发生了5次大规模灭绝。第三次是最大的一次,据认为是由西伯利亚地盾的爆发引发的,这是一大片由火山岩组成的区域,被称为大火成岩省。但是火山爆发和物种大灭绝之间的关系尚未澄清。
在二叠纪末期的几十处沉积岩中,已经检测到大量火山活动的指示物——沉积汞富集。这些岩石在内陆、浅海和中央海洋中被发现沉积,但它们的解释仍不确定。汞可以来自火山排放的直接大气沉积和发生陆地/植物破坏(称为陆地生态扰动)时陆地有机物氧化的河流输入。
最大规模的物种灭绝发生在大约2.52亿年前的二叠纪末期。这次大规模灭绝的标志是,古生代的爬行动物和腕足类、三叶虫等海洋动物的分化转变为中生代的恐龙和软体动物等海洋动物。大约90%的物种在二叠纪末期消失了。
日本东北大学现任荣誉教授,Kunio Kaiho领导了一个研究小组,研究大规模生物灭绝的可能触发因素。他们从中国南部和意大利两个地方采集了沉积岩样本,并分析了其中的有机分子和汞(Hg)。他们发现,在这两个地区,第一次陆地生态扰动和随后的大规模灭绝同时发生了两次coronene-Hg的富集。
从火山的角度来看,这可能是由于熔岩流和水平侵入的岩浆(岩床)在较高温度下燃烧了生物和化石有机物,从而导致了沉积的煤炭和石油。这两次日冕物质-汞富集的不同程度表明,陆地生态系统受到的全球环境变化的破坏小于海洋生态系统。两次火山爆发之间的时间间隔为数万年。”
巨大的火山喷发会在平流层产生硫酸气溶胶,在大气中产生二氧化碳,从而导致全球气候变化。如图1所示,这种快速的气候变化被认为是陆地和海洋生物消失的背后原因。
冠环烯是一种高度浓缩的六环多环芳烃,与较小的多环芳烃相比,它的形成需要更高的能量。因此,高温火山燃烧可使冠状烯富集。这意味着沉积岩中烃类在侧向侵入下的高温燃烧形成CO2和CH4,引起高压喷发,引发全球变暖和大规模灭绝。coronene-mercury的浓度首次证明了火山烃类燃烧通过全球变暖促进了物种灭绝。
Kaiho的团队目前正在研究其他大规模灭绝事件,杏2杏耀希望进一步了解这些事件背后的原因和过程。