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是什么导致6600万年前白垩纪末期的恐龙大灭绝?新研究称火山活动似乎是关键驱动因素
2022-09-25 13:47:44   来源:化石网   评论:0 点击:

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是什么导致6600万年前白垩纪末期的恐龙大灭绝?新研究称火山活动似乎是关键驱动因素

(化石网整理)据cnBeta:是什么导致6600万年前白垩纪末期的恐龙的灭绝?长期以来,这一直是科学界争论的话题,许多研究人员已经着手确定是什么导致了五次大规模灭绝事件,在地质学上瞬间重塑了地球上的生命。一些专家认为,撞向地球的彗星或小行星是最有可能的大规模破坏因素。其他科学家认为,大型火山喷发是灭绝事件的主要原因。
 
9月12日发表在《美国国家科学院院刊》(PNAS)上的一项由达特茅斯大学科学家领导的新研究报告称,火山活动似乎是大规模灭绝的关键驱动因素。
 
这些新发现提供了迄今为止最令人信服的定量证据,表明重大火山爆发和物种大规模更替之间的联系并非只是巧合。
 
根据研究人员的说法,五次大规模灭绝中的四次是与一种叫做洪流玄武岩的火山喷发同时发生的。这些喷发在短短的一百万年内用熔岩淹没了大片地区,甚至整个大陆。在地质学时间尺度上,这只是一眨眼的时间。它们留下了大量的“指纹”作为证据--大面积的阶梯状火成岩(由喷发的熔岩凝固而成),地质学家称之为 “大火成岩省”。
 
要算作“大型”,一个大火成岩省必须包含至少10万立方公里的岩浆。(一立方公里相当于2640亿加仑或40万个奥林匹克游泳池的体积)。就背景而言,1980年圣海伦火山的喷发涉及不到一立方公里的岩浆。根据研究人员的说法,研究中所代表的大多数火山爆发的岩浆量是这个数字的一百万倍。
 
研究小组借鉴了关于地质时间尺度、古生物学和大火成岩省的三个成熟的数据集来研究大规模灭绝和大火成岩省之间的时间联系。
 
“这些大型火山喷发产生的大阶梯状火成岩区似乎在时间上与大规模灭绝和其他重要的气候和环境事件相一致,”主要作者Theodore Green说,他作为达特茅斯高级奖学金项目的一部分进行了这项研究,现在是普林斯顿大学的一名研究生。
 
事实上,在今天的西伯利亚,一系列的火山爆发引发了大约2.52亿年前最具破坏性的大灭绝事件,向大气层释放了巨大的二氧化碳脉冲,几乎扼杀了所有的生命。西伯利亚地盾是“见证者”,这是一个大面积的火山岩区域,大约有澳大利亚那么大。
 
火山喷发也震动了印度次大陆,大约在恐龙大灭绝的时候,形成了今天我们所知道的德干高原。这就像小行星撞击一样,会产生深远的全球影响,使大气层被尘埃和有毒气体所覆盖,使恐龙和其他生物窒息,并在很长的时间范围内改变气候。
 
另一方面,调查人员说,赞成被小行星撞击消灭的理论取决于奇克苏鲁伯撞击器,这是一块太空岩石,在恐龙灭绝的同一时间坠落到墨西哥的尤卡坦半岛。
 
研究共同作者、达特茅斯大学地球科学副教授 Brenhin Keller说:“所有其他试图解释是什么杀死了恐龙的理论,包括火山活动,在发现奇克苏鲁布撞击坑时都被推翻了。”但他指出,尽管经过几十年的探索,很少有证据表明与其他大规模灭绝事件相吻合的类似撞击事件。
 
在达特茅斯, Green着手寻找一种方法来量化火山爆发和物种灭绝之间的明显联系,并测试这种巧合是否只是偶然,或者是否有证据表明两者之间存在因果关系。Green与Keller和共同作者Paul Renne(加州大学伯克利分校地球和行星科学的驻校教授和伯克利地质年代学中心主任)合作,招募了达特茅斯发现集群的超级计算机来计算这些数字。
 
科学家们将洪流玄武岩喷发的最佳估计值与地质学时间尺度中物种急剧消亡的时期进行了比较,包括但不限于五次大灭绝。为了证明这个时间点不仅仅是一个随机的机会,他们检查了喷发是否与随机产生的模式一致,并以1亿个这样的模式重复这一练习。他们发现,与灭绝期的一致性远远大于随机的机会。
 
Keller说:“虽然很难确定是否某一特定的火山爆发导致了某一特定的大规模灭绝,但我们的结果使我们很难忽视火山活动在灭绝中的作用。如果要在火山洪流玄武岩和大规模灭绝之间找到因果关系,科学家们预计更大的火山爆发将带来更严重的灭绝,但这种相关性尚未被观察到。”
 
研究小组没有考虑喷发的绝对规模,而是按照喷发熔岩的速度来排列火山事件。他们发现,喷发率最高的火山事件确实造成了最大的破坏,产生了更严重的灭绝现象,直至大规模灭绝。
 
“我们的结果表明,很可能在白垩纪第三纪边界会出现某种程度的大规模灭绝,不管是否有撞击,现在可以更定量地显示出来,”Renne说。“存在撞击的事实无疑使事情变得更糟。”
 
科学家们也对小行星进行了统计。撞击与物种更替期的重合性明显减弱,而且在不考虑奇克苏鲁布撞击坑的情况下,情况急剧恶化。这表明,其他较小的已知撞击体并没有造成重大的物种灭绝。
 
根据Green的说法,印度德干地盾的喷发率表明,即使没有小行星,也已经为广泛的灭绝创造了条件。他补充说,撞击是双重打击,大声敲响了恐龙的丧钟。
 
Green说,洪流玄武岩喷发在地质记录中并不常见。上一次规模相当但明显较小的爆发发生在大约1600万年前的太平洋西北地区。
 
“虽然在现代气候变化中被释放到大气中的二氧化碳总量仍然比大型火成岩省的排放量小得多,但值得庆幸的是,” Keller说,“我们排放的速度非常快,这是值得关注的理由。” Green说,二氧化碳的排放与他们研究的对环境有影响的洪流玄武岩的速度相似,令人不舒服。他说,这将气候变化置于环境灾难的历史时期的框架中。

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