地质学家的工作犹如今日侦查犯罪的侦探,最新的研究资料让科学家们有足够的证据侦破地球历史上最大的灭绝灾难—二叠纪末大灭绝事件(Permian-Triassic extinction event)。
来自中国和俄罗斯之岩石分析证明造成大灭绝的罪魁祸首是一系列大规模的火山喷发,2亿5200万年前发生在俄罗斯西伯利火山爆发是地质史上已知最大规模的火山爆发之一,留下厚重的暗色岩,而中国科学院也发现四川省的眉山暗色岩也是同一地质时间之巨大火山爆发所形成的。
透过沉积岩石周边详细量测,一个跨国研究团队在2013年12月美国地球物理联合会上发表了此一火山爆发所造成之破坏的计算机仿真,此一影响巨大之火山喷发,在今日留下了西伯利亚暗色岩(Siberrian Traps)的地质纪录,大喷发历时不到1万元年,但留下的地球上最大的火成岩,广达300万立方公里体积熔岩所形成的火成岩。约有超过96%的海洋生物和70%的陆地物种在二叠纪末期灭绝,严重程度超过因小行星撞击造成恐龙与当时85%生物灭绝的白垩纪末灭绝事件。在二迭纪末的灭绝事件让三叶虫灭亡,许多古生代华丽的海洋生物,如菊石,海百合,鲨鱼,硬骨鱼类和陆地上的爬虫类动物也遭受重创。
美国麻省理工学院地球化学研究人员塞斯·伯吉斯 (Seth Burgess) 表示: “我们找出了西伯利亚暗色岩形成的时间与大灭绝的发生之前的岩浆活动状况。”
出自美国印第安纳州蒙哥马利郡之古生代石炭纪 Macrocrinus mundulus 海百合
过去有许多造成二叠纪末灭绝事件的学说,包含了西伯利亚大规模火山喷发,彗星撞击,气候变化和超级大陆 - 盘古大陆的形成。每项推论都需要跟量测古老岩石形成的时间点扯上关系,量测是否精准经常是争议之所在,因此过去科学家们无法用单一原因解释此一灭绝事件。塞斯·伯吉斯表示 : “二叠纪末的大灭绝与巨大火成岩之间关系并不是一种新的假说,但生物大灭绝发生之时间点与岩浆活动时间点之间的重迭时段,过去存在着许过多的不确定性。"
塞斯·伯吉斯的研究团队运用,分辨率更高之铀- 铅测年技术重新量测这些古老的岩层。该小组从西伯利亚暗色岩和来自中国四川省眉山的暗色岩来进行测试。中国四川眉山是二叠纪末大灭绝的保存最完好的地质记录区域,塞斯·伯吉斯的研究团队将来自两个不同地区的岩石在同一个实验室进行分析,使用相同的仪器,相同的化学试剂,以及相同的实验室技术进行,以期减少岩石年代估算时的误差。
塞斯·伯吉斯的研究团队在中国四川眉山所测得的时间,为251.941百万年前,正负37,000年误差值,而西伯利亚暗色岩所测得之时间为252.28百万年前,正负11,000年误差值,由中国眉山新量测出的数据显示,大灭绝事件的持续时间缩短至60,000年,正负4万年误差值。新量测出的时间,正好符合不久前从中科院南京地质古生物研究所沈树忠研究员在广西来宾蓬莱滩二迭纪的量测结果。
依据在广西来宾蓬莱滩丰富的化石和岩石的证据,灭绝只持续了数千年,原本生存在二叠纪的物种就在蓬莱层灭绝消失。沈树忠研究员表示 : “二叠纪末生物大灭绝是突然发生的,在古老岩石保存化学特征表明当地气温突然遽增8至10摄氏度,这种极端气候在地球此一时间其他地方也可以观察到。"
还有其他二叠纪末气候剧变的证据,全球都发现该时期碳和氧的比例突然变化之证据。研究人员一直认为,从西伯利亚喷发的火山气体可能已经改变了当时地球的气候。因为西伯利火山喷发可能将数十亿吨的温室气体和有毒金属送进地球大气层,加拿大地质调查局科学家斯蒂芬 (Stephen Grasby) 提出,在加拿大的埃尔斯米尔岛 (Ellesmere Island) 可以找到这些火山灰的湖泊沉积物。
火山喷发的大量二氧化碳和甲烷让地球升温形成温室效应,并且火山灰中的二氧化硫在当时地球的北半球形成酸雨,在二叠纪末时,俄罗斯西伯利亚是位在纬度更高的地区,所以火山灰与喷发出的气体都在北半球盘旋。当时的造成酸雨是强酸性,麻省理工学院博士后研究员班杰明 (Benjamin Black) 表示: “ 酸雨的 pH 值约为 2,几乎等同于未经稀释的柠檬汁。 ”
班杰明所建立的计算机仿真运算中,西伯利火山爆发时,由于大部分地球的陆地结合成一超级大陆-盘古大陆,而名为 Panthalassa 的巨大海洋覆盖剩余的地表。依据计算机模型的估算,西伯利亚火山喷发一年即可产生240立方公里的熔岩与14.6亿吨二氧化硫,足以摧毁当时的北半球。有毒气体的化学反应破坏了地球的臭氧保护层,该团队认为这些气体可导致5-65%%地球臭氧层被破坏,使得太阳紫外线辐射大幅增加,对当时生物造成严重的影响。挪威奥斯陆大学地质学家亨里克 (Henrik Svensen) 估计,这段期间西伯利亚火山总共喷发了高达12,000亿吨的甲烷和40,000亿吨二氧化硫。
二叠纪末大灭绝事件的研究,未来仍将持续下去。而人类从汽车与工厂排放出的二氧化碳与二氧化硫,悄悄地在重演两亿五千万年前的灾难,以古鉴今,爱护地球刻不容缓。
素材来源:三叶虫化石爱好者