張唯誠(chéng)
大約在2.5億年前,地球上發(fā)生了一次規(guī)模空前的生物大滅絕,它的毀滅性遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了6500萬(wàn)年前那次殺死了恐龍的生物滅絕。6500萬(wàn)年前的那次災(zāi)難毀滅了地球上50%的物種,而2.5億年前的那一次,陸地上至少70%的物種、海洋中96%的物種都消失了。由于那次滅絕發(fā)生在古生代終結(jié)時(shí)的二疊紀(jì)和中生代開始時(shí)的三疊紀(jì)之間,古生物學(xué)家稱之為“二疊紀(jì)-三疊紀(jì)生物大滅絕”。
在二疊紀(jì),地球上幾乎所有陸地都聚在一起,形成了一塊被稱為“盤古”的超級(jí)大陸。這樣一塊超級(jí)大陸的形成改變了地球的氣候,使絕大多數(shù)地方變得很溫暖而且很干燥。那時(shí)的地球是生命的樂園。各種昆蟲爬行于地面,飛翔于空中,包括原始的蜻蜓和蟑螂。森林中生活著巨大的以植物為食的爬行動(dòng)物和兩棲動(dòng)物。魚類統(tǒng)治著海洋,包括模樣嚇人的盾皮魚,它們的身長(zhǎng)可達(dá)9米。珊瑚蟲和三葉蟲是海洋中的“旺族”。
然而,一切突然間改變了……
西伯利亞火山噴發(fā)和“二疊紀(jì)-三疊紀(jì)生物大滅絕”幾乎發(fā)生在同一時(shí)期
巖石中的秘密
那次滅絕可謂鐵證如山,因?yàn)樗募?xì)節(jié)“寫”在了石頭上,那些石頭就形成于滅絕事件發(fā)生的時(shí)候,其中的化石透露了隱藏在遙遠(yuǎn)時(shí)光中的秘密。人們發(fā)現(xiàn),在那些化石的記錄中,一些生物突然消失了,例如,三葉蟲在三疊紀(jì)的巖層中便一下子蹤跡全無(wú)。
究竟是什么導(dǎo)致了那場(chǎng)大滅絕呢?人們進(jìn)行了大量研究,提出了種種假設(shè),如氣候的溫暖化、寒冷化、海水鹽分濃度的變化、棲息地的減少、海陸的變遷、超新星爆發(fā)和小行星撞擊地球,等等。20世紀(jì)90年代早期,科學(xué)家們?cè)谖鞑麃喺业搅舜罅炕鹕絿姲l(fā)留下的玄武巖,那些玄武巖形成于二疊紀(jì)末期,是當(dāng)年一場(chǎng)大規(guī)?;鹕絿姲l(fā)的熔巖,面積達(dá)200萬(wàn)平方千米。這說明,在大滅絕發(fā)生的那個(gè)時(shí)候,地球上出現(xiàn)了一次規(guī)模驚人的火山噴發(fā)事件。
在二疊紀(jì),地球上幾乎所有陸地都聚在一起,周圍被大洋所環(huán)繞
2.5億年前,地幔中聚集著巨大的壓力,灼熱的熔巖早已蓄勢(shì)待發(fā),這時(shí),可能某種突發(fā)的事件觸動(dòng)了火山噴發(fā)的“開關(guān)”,這個(gè)事件究竟是什么,人們也有很多猜測(cè),也許是某種劇烈的地質(zhì)活動(dòng),也許是一個(gè)小行星撞擊了地球,總之,一場(chǎng)大噴發(fā)開始了。到處火光沖天,煙霧彌漫,被稱為洪流玄武巖的熔巖漫延開來,源源不斷,動(dòng)物們無(wú)處可逃?;鹕讲粩嗟貒姲l(fā)、停止、再噴發(fā),這個(gè)過程延續(xù)了6萬(wàn)年,留下的原始洪流玄武巖也遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止現(xiàn)在看到的200萬(wàn)平方千米,它的巖漿若覆蓋整個(gè)美國(guó),可使地面抬升1.6千米!
能夠?yàn)槟谴螠缃^提供證據(jù)和說明其規(guī)模的地方還有人們?cè)谀戏堑目懪璧卣业降挠≯E?,F(xiàn)在的卡陸盆地是一個(gè)寸草不生的荒漠之地,但科學(xué)家們發(fā)現(xiàn),3億年前的地層卻由大量洪水沖積而成的沉積物所構(gòu)成,這表明3億年前的卡陸盆地是一個(gè)非常潮濕的地方,生命曾經(jīng)盛極一時(shí),就在緊挨著這個(gè)地層的上面卻突兀地缺乏任何生命跡象,那里的地層被科學(xué)家形容為“不毛地帶”??懪璧氐牡貙佑∽C了二疊紀(jì)末期,地球曾一度墮入到一個(gè)生物滅絕災(zāi)難中的推斷。
海洋動(dòng)物正在失去制造貝殼的海洋環(huán)境,它們的殼很薄,變得透明
通常情況下,火山噴發(fā)會(huì)對(duì)地球環(huán)境形成程度不同的沖擊?;鹕交疑仙酱髿鈱拥母咛?,它們遮擋陽(yáng)光,改變固有的天氣模式。接下來就是二氧化碳,它們隨火山噴出的氣體進(jìn)入大氣,使大氣變熱,海洋也吸收很多碳,海水因此變得更酸了。
西伯利亞火山劇烈的噴發(fā)和“二疊紀(jì)-三疊紀(jì)生物大滅絕”幾乎發(fā)生在同一時(shí)期,這難道只是巧合嗎?那場(chǎng)規(guī)??涨暗拇鬁缃^是否就肇因于西伯利亞火山噴發(fā)呢?要回答這個(gè)問題,科學(xué)家必須搞清楚那次大滅絕和火山的噴發(fā)是否存在聯(lián)系,假若噴發(fā)發(fā)生在大滅絕之后,那么就不能認(rèn)定它是大滅絕的“元兇”。這一疑問適合由地質(zhì)年代學(xué)家來解決,他們擅長(zhǎng)確定巖石的年齡。
美國(guó)麻省理工學(xué)院的賽斯·伯吉斯和他的研究團(tuán)隊(duì)開始分析一些來自中國(guó)的巖石,它們形成于二疊紀(jì)的晚期。科學(xué)家們想通過這些古老的巖石確定西伯利亞火山噴發(fā)的準(zhǔn)確時(shí)間。巖石包含了一些石灰?guī)r層,它們是經(jīng)歷了漫長(zhǎng)時(shí)間的沉淀后形成的沉積巖。最上層的部分最年輕??茖W(xué)家們發(fā)現(xiàn),在最低處的二疊紀(jì)巖層中,存在著很多動(dòng)物化石,然而那些化石到了二疊紀(jì)更晚些的層面便消失了。人們由此推測(cè),那場(chǎng)大滅絕發(fā)生在這兩個(gè)層面所顯示的年代范圍中。伯吉斯等人還研究了石灰?guī)r中的兩種物質(zhì)成分——碳和鋯石。通過這項(xiàng)研究,他們推測(cè)了西伯利亞火山噴發(fā)的時(shí)間跨度。他們發(fā)現(xiàn),巖石中的生物化石消失了6萬(wàn)年,而最后的1萬(wàn)年突然出現(xiàn)了碳的井噴式增長(zhǎng)。
三葉蟲化石
海洋的“原始記錄”
與此同時(shí),另一組來自英國(guó)愛丁堡大學(xué)的科學(xué)家發(fā)現(xiàn),在巖石中的生物化石消失的那6萬(wàn)年里,海洋中的酸堿度也發(fā)生了改變,他們很想知道這是為什么,尤其是最后的1萬(wàn)年,假若那時(shí)海水的酸堿度也發(fā)生了突變,那就能和伯吉斯他們對(duì)碳的研究聯(lián)系起來了。
地球化學(xué)家馬休·克拉克森和他的團(tuán)隊(duì)來到了中東國(guó)家阿聯(lián)酋,研究那里的石灰?guī)r,那些石灰?guī)r曾經(jīng)處在二疊紀(jì)海洋的海底,它們將向科學(xué)家提供一份來自二疊紀(jì)海洋的“原始記錄”。
在海水中,硼元素以兩種不同的方式存在——硼酸和硼酸鹽,它們的含量基于酸堿度的狀況而有所不同。所以,只要確定了巖石中硼酸和硼酸鹽的比率,或者說它們的相對(duì)含量,就能計(jì)算出那些巖石形成的時(shí)候海水的酸堿度狀況了。通過這樣的方法,克拉克森等人確定了巖層中以兩種形式存在的硼的相對(duì)含量。他們發(fā)現(xiàn),在二疊紀(jì)和三疊紀(jì)交界的地方,海洋酸堿度迅速改變,顯示當(dāng)時(shí)的海水變得更酸了。
他們還發(fā)現(xiàn),酸性的大幅度增強(qiáng)也發(fā)生于巖石中的生物化石消失的6萬(wàn)年時(shí)間段里的最后1萬(wàn)年,這說明,酸性的大幅度增強(qiáng)和碳的井噴式增長(zhǎng)是相互關(guān)聯(lián)的。由此,人們推測(cè)了當(dāng)時(shí)的情景:在西伯利亞火山噴發(fā)的前5萬(wàn)年里,很多碳已經(jīng)釋放了出來,那時(shí)地球的表面已經(jīng)被加熱了。一些陸生動(dòng)物無(wú)法適應(yīng)這樣的變化走向滅絕。接下來,更具毀滅性的噴發(fā)開始了,這一階段發(fā)生在“最后的1萬(wàn)年”,它是第二波,也是最后一波大噴發(fā),其產(chǎn)生的二氧化碳造成了碳的突然性增長(zhǎng)。某種原因?qū)е聡姲l(fā)釋放了更多的碳,其中的一種可能是,由于溫度極高,石灰?guī)r被熔化,于是釋放了其中的碳,它們隨著氣體被火山噴了出來。
災(zāi)難會(huì)重演嗎?
大量的二氧化碳釋放造成海水酸性的大幅度增強(qiáng),給了當(dāng)時(shí)的海洋生物最后的也是最致命的一擊。假若海水的酸度過高,海洋生物的貝殼和骨骼就會(huì)受到損害,它們也難以制造新的貝殼。這種制造貝殼的過程使用鈣,被稱為“鈣化”。
但打擊并非僅僅局限于海洋中,發(fā)生在海洋中的生態(tài)災(zāi)難又波及到陸地上,一場(chǎng)全球性的氣候變暖和以異常天氣為特征的氣候變化使一些陸生動(dòng)物走向了滅絕。至此,“二疊紀(jì)-三疊紀(jì)生物大滅絕”的真相終于可以說大白于天下了,原來,火山噴發(fā)確實(shí)是大滅絕的“元兇”。
那場(chǎng)大滅絕之后,地球慢慢恢復(fù),少數(shù)逃過了這場(chǎng)劫難的幸存者變成了新一輪動(dòng)植物的祖先,這其中也包括恐龍的祖先。大滅絕雖然毫不留情地摧毀了舊有的生命體系,但也為新來者開辟了道路。
不過地球的恢復(fù)期很漫長(zhǎng),它用了600萬(wàn)年為自己療傷。到了三疊紀(jì)中期,地球上的生物群才恢復(fù)了它的多樣性,然而那已是一個(gè)完全不同的生物體系了,萬(wàn)物煥然一新,生命又開始了新的旅程。
大滅絕真相的披露令科學(xué)家們非常不安,因?yàn)樗麄儼l(fā)現(xiàn),今天海洋中的情形非常像2.5億年前的二疊紀(jì),只是造成今天海水酸化的“元兇”不再是火山大噴發(fā),而是人類自身。僅僅在過去250年的時(shí)間里,大氣中二氧化碳的含量就攀升了40%。在今天的海洋,動(dòng)物們正在失去制造貝殼的海洋環(huán)境,相應(yīng)的掠食者也因此正在失去它們的食物。按照目前的發(fā)展勢(shì)態(tài),估計(jì)到2400年,地球上的海洋就會(huì)變得和大滅絕時(shí)候的海洋一樣酸。
大滅絕的真相正在告誡人類,現(xiàn)在是認(rèn)真思考拯救家園的時(shí)候了。
【責(zé)任編輯】龐 云