冰与火:真正造成地球历史上最大规模灭绝的原因

导致大二叠纪灭绝的原因的新解释是岩浆中的煤燃烧。这则新闻提醒我们,我们对尘世生活中最大的灾难知之甚少。传统上,它是由火山喷发和行星过热来解释的。但是,一些证据指出了相反的情况-大多数物种由于急剧降温而死亡。看起来很奇怪,这个问题根本不是学术问题,它还决定了我们如何应对当今的全球威胁。

我们最近发布了一条新闻,称大灭绝的可能原因是西伯利亚的煤炭燃烧。不同的科学团体对某些事件的起因有不同的看法。支持《地质学》(Geology)杂志的新著作的作者认为,历史上最大的灭绝是由于变暖。

下面我们将表明,我们认为第二种观点更接近于事实,这不仅是因为它是在更加享有盛名的科学期刊上发表的,而且还因为它与迄今为止积累的关于地球生命史上最大悲剧的所有科学数据的冲突都较小。所以到了重点。

在距今约2.519亿年前的沉积物中,全世界都可以看到一种非常不寻常的现象-任何有机遗迹几乎都消失了。从发现动植物的痕迹到普通煤炭。这种“空”层意味着灭绝,并且在2.519亿年前是历史上最厚的“空”层。

2.55亿年前的二叠纪末期的地球地图。山在黑暗中突出显示。大气中氧气的平均含量为23%,二氧化碳为900 ppm。平均温度比目前的平均温度高2度/©Encyclopedia Britannica

当“活”层出现时,超过90%的所有海洋物种和70%以上的所有陆地物种-在“空”层之前存在的物种不再在其中出现。甚至有超过80%的昆虫物种死亡-通常对各种灾难的抵抗力最强。

这种泰坦尼克号事件被称为二叠纪灭绝,在英语世界中,通常被称为“大灭绝”。在这种背景下,即使是6600万年前的恐龙死亡也似乎是相对容易且无损的。

非同寻常的事件必须有非同寻常的原因相匹配。矿物方解石的灭绝时间表明,大气中的CO2浓度随后跃升至百万分之2000,几乎是今天的五倍。此外,地质学家还发现当时有西伯利亚圈闭涌出。它们的体积不少于一百万立方公里。也就是说,这堆岩石的形成需要喷出四千亿吨的熔岩。

垂直轴显示在特定的海洋动物物种灭绝中消失的物种(不是物种!)的百分比。彼尔姆对应于最高峰,在其右侧,最大峰仍然是白垩纪末期的灭绝/©Wikimedia Commons

世界上没有其他相同规模的陷阱。因此,最大的火山喷发发生在地球历史上约2.52亿年前。此外,建立了高含量的二氧化碳。由此,几个科学小组立刻得出了似乎唯一可能的结论:火山是最大灭绝的罪魁祸首。他们向大气排放了创纪录的二氧化碳。他使地球过热(大约八度),并摧毁了地球上几乎所有大型生物。

现在,正如我们已经写过的那样,此假设现在又增加了另一种逻辑。如相关新闻所述,事实证明,随着火山喷发而上升的熔岩中,有很多是部分燃烧的煤炭。强大的喷发实际上将煤层拒之门外,烧掉了煤,其灰烬高高地飘到空中,至少到达了加拿大。

描述这项工作的作者(其中有一位来自莫斯科国立大学的科学家)在二叠纪的灭绝与现在之间有着明确的相似之处。像今天一样,大量的化石燃料被燃烧,在那之后应该发生酸雨(煤中的硫杂质产生二氧化硫)。还提到了在远古时代发生的臭氧层破坏。

事实证明,发达的二叠纪生物圈是由于地球陷入了煤火和火山熔岩溢出的火焰而灭绝的?正如我们将在下面显示的,并不是所有的事情都那么简单。

在“火山是一切的罪魁祸首”场景中引起人们注意的第一件事是,今天没有喷发导致变暖。在1990年代的皮纳图博火山爆发后,地球温度下降。在19世纪的Krakatoa和Tambora爆发之后。而且,由于后者的冷感如此强烈,以至于欧洲因寒冷而导致作物歉收。Huaynaputin火山在17世纪初发生爆炸,导致这样的事实,在俄罗斯中部,连续三个夏天损失了农作物。饥荒杀死了该国很大一部分人口。

物理机制在这里非常清楚。在喷发期间,火山灰和二氧化硫进入平流层。两者均能在白天有效吸收太阳辐射,而在夜间冷却时,很容易将接收到的热量传递回太空。对流层的热量减少了,对流层的热量减少了。

Titanophoneus(名称意为“巨型杀手”)。二叠纪典型的半水栖掠食者之一,可能具有部分温度调节功能(不是纯冷血)。它的长度达到六米,重量估计从半吨到一吨/©Wikimedia Commons

在2.519亿年前,一切都完全不同的是怎么发生的?为什么总是导致寒冷骤冷的火山这次突然导致变暖?

这个难题的最后一块是紫外线。许多灭绝的化石孢子没有正常的分离,只有四个团块。如果植物的发育受到高紫外线B(波长-280-315纳米)的干扰,就会发生这种情况。传统情况的支持者表示,这意味着臭氧层已经被破坏。这是有道理的:火山排放物包含许多实际上破坏臭氧分子的化合物。

二氧化硫(SO2)可以很好地吸收280至315纳米波长的紫外线,因此在强烈的火山喷发期间,紫外线辐射对生命的影响不应过强/©Wikimedia Commons

但上面我们说过,火山喷发时会散发出大量的二氧化硫。一个吸收峰(这是该物质吸收最强的电磁光谱的一部分的名称)落在紫外线B上。此外,如果大气中只有30亿吨臭氧,熔岩喷发过程中会释放出更多的二氧化硫,并沉降下来他走得很慢。那时地球上多余的紫外线来自哪里?

上图显示了火山场景的第二个谜。在北半球的西伯利亚发生了熔岩和燃煤的倾泻。同时,在北半球的热带地区,海洋物种受到的影响最小:在南部热带地区,存活下来的物种明显减少。为什么会这样呢?

与二叠纪时期一样大的火山喷发会产生大量的卤素(例如,氯,碘和溴),这些卤素不仅会破坏臭氧,还会直接毒害生物。为什么在北半球靠近西伯利亚的地方灭绝更加脆弱?

黑线表示二叠纪海洋物种灭绝的严重性。右边是北极,左边是南极。可以清楚地看到,大多数物种都在北热带地区幸存/©Justin L. Penn等。

甚至更奇怪的是,极地附近生存最少的海洋物种。是的,那里的水温上升最多-上升15度,而在热带仅上升10-12度。但是事实是,在两极,海洋的初始温度比热带水域低几度。也就是说,那里的温度绝对值仍然没有高于热带地区。

西伯利亚圈闭倾泻过程中溶解在水中的氧气量通常被认为是二叠纪灭绝的原因。显然,最有利的氧气区域是在南半球,但是尽管如此,海洋居民在北半球的生存状况更好/©Justin L. Penn等。

根据现代嗜热海洋物种向极点的快速迁移(每年增加六公里),我们知道全球变暖期间的生物能够在数十年内迁移到变暖区。从理论上讲,如果二叠纪的灭绝是由于气温飙升造成的,那么热带物种本应向南和北冲。为什么大多数幸存物种在热带地区而不是在北部地区看到?

火山灭绝理论中的第三个问题是二氧化碳浓度。没有一项科学的工作可以自信地断言,在二叠纪灭绝的时代,空气中的二氧化碳含量大大高于百万分之2000-3000。同时,可靠地知道,大约在五千五百万年前,在古新世-始新世最高温度期间,CO2的浓度肯定不低于这些值。

Helikopryon是长至10-12米的软骨掠食性鱼类,是二叠纪时期的典型海洋捕食者。与一般的身体形状相反,不适用于鲨鱼。在图示中,齿螺旋位于嘴前,这是那个时代的一小部分鱼的独特特征。根据现代观念,尽管当鱼张开嘴时仍能看见,但它仍移向咽部。被咬时,类似于圆盘的螺旋形相对于受害者移动了/©Wikimedia Commons

然后,地球上的平均温度也上升了八度(平均温度为23°C)-在二叠纪末期,温度上升到大约相同的水平(〜24°C)。

然而,在古新世-始新世最大值中没有灭绝。实际上,一切都是相反的:在地质矿床中发现的新物种的数量急剧增加。原因很明显:大气中的二氧化碳越多,植物生长的强度就越大,其生物量就越大。动物以植物为食,这就是为什么它们的生物量也会增加的原因。

与维基百科所写的相反,像蜻蜓一样的巨型神经科在二叠纪早期并没有灭绝。他们的发现可以追溯到二叠纪的最后一百万年。但是,到该时期末,它们的翼展从70厘米下降到只有45厘米。大灭绝之后,占据了当今猛禽小生境的这一类昆虫才最终从地质记录中消失/©Wikimedia Commons

而且,由于二氧化碳含量很高,地球上没有沙漠。由于变暖增加了从海洋的蒸发,这导致了更多的降雨,而高浓度的二氧化碳使植物减少了呼吸的叶片气孔。由此,较少的水分通过气孔离开-减少了对植被的需求。完全没有证据表明古新世-始新世最大的星球上有沙漠。

为什么除了二叠纪灭绝之外,没有其他变暖导致物种大量灭绝的原因?

数万年的背景似乎在数亿年的背景下发生了变化?奇怪的是,每个人。事实是,在通过新的测年获得的那一刻,大海没有来(像2.519亿年前一样,在强烈的变暖过程中发生),而是后退了。

艺术家看到的二叠纪海底/©Wikimedia Commons

海洋没有排水孔:在一种情况下只能后退。这种情况很容易导致冰川的形成。事实证明,灭绝不是在温度升高时发生,而是在温度降低时发生。

瑞士人在2017年总结道: “在海平面上升期间,二叠纪大灭绝发生的普遍接受的说法……根据我们的约会日期,无法捍卫。”

自那时以来的三年中,没有人甚至试图驳斥他们的约会。这是可以理解的:作者使用了许多地区的地质样品,并使用了非常可靠的铀铅法来确定样品的日期。

其次,如果一个科学小组的工作与另一个科学小组的工作相矛盾,同时又很难对其进行批评,那么第二个科学小组往往在分析中根本没有提到第一个科学小组的工作。不幸的是,这也经常遇到:足以回顾至少仍在写有关月球形成的巨大影响假说的作者。

Estemmenosuchus很可能是现代河马的温血二叠纪类似物。从牙齿的结构来看,它是杂食性的,长到三米。目前尚不清楚该物种是否能存活到二叠纪末期:已知的Estemmenosuchus发现至少有2.6亿年的历史/©Wikimedia Commons

从灭绝的较早日期起,事情发生了完全不同的一般情况。最初,天气变得更冷,大海退缩了,有机残留物变得非常稀少(灭绝)。然后,正如作者所写的那样,“来自西伯利亚陷阱的二氧化碳和在那里燃烧的煤炭提供了逐渐的变暖和海洋的爆发。” 但这不再是灭绝的原因:在此之后,有机沉淀的数量并没有减少。

活人死亡的新日期大大澄清了我们上面指出的三个问题。的确,为什么当今的火山喷发会导致降温,然后导致变暖,这并不让人感到惊讶。事实证明,大约2.52亿年前,火山喷发的排放使世界变得更冷,从而摧毁了许多物种。

毫不奇怪,为什么大多数物种都在热带地区幸存下来。当物种因低温而死亡时,最容易在最温暖的地方生存。为什么变暖通常不会导致灭绝而是导致灭绝的问题:事实证明,然后又没有导致灭绝,它本身也被消除了。

在地球上的寒潮导致的火山灭绝后的火山喷发期间,生命应该如此短缺,以至于没有人特别地束缚二氧化碳,将其转化为生物质。即使排放了二氧化硫,这也导致了二氧化碳在大气中的进一步积累-达到非常高的值-并逐渐升温。

但是,不幸的是,在解决了这些问题之后,瑞士的约会离开了其他人。

现在我们知道灭绝大灭(事件的另一个英文名称)是如何发生的。有一个经典的图景:较低的温度,更难以喂养,更难以生存。

但是还有更多不可理解的事情。从可用数据来看,很难准确地了解温度下降了多少。但是很明显,它比恐龙灭绝时更强大:毕竟,在6600万年前,超过80%的昆虫没有灭绝。由于二叠纪的灭绝比其他所有物种都强,所以它的灭绝应该是创纪录的。

很难想象只有如此强烈而迅速的降温的火山场景。地球上的火山活动已经有数十亿年的历史了,但是没有证据表明火山活动突然发生并导致了大规模灭绝所需的温度急剧下降,因为没有观察到其他时期。

这样做的原因是:火山喷发会及时蔓延。另外,除了用二氧化硫和火山灰冷却行星外,火山同时散发大量的二氧化碳,相反,二氧化碳使行星变暖。这意味着通过火山冷却来大规模销毁物种是相当困难的。

Megawaysia(Megawhaitsia patrichae)在彼尔姆晚期的弗拉基米尔地区被发现。身体长度-可能长达三米,上面覆盖着羊毛,是温血的。大概可以用与原始哺乳动物相同的方式养育它们的幼崽。从牙齿的结构来看-典型的掠食者/©Wikimedia Commons

同样,目前还不清楚为什么爆发是在北半球,而物种的灭绝在南方更为强烈。空气在喷发的半球中被火山灰最饱和。当时在南半球没有形成火山圈闭。显然,灭绝是由于冷a而引起的,那么为什么它远比造成这种冷snap的原因更强呢?

在21世纪初,雷达和重量测量证实了威尔克斯地球(南极洲)下一个非常奇怪的地层的存在。它是异常集中的直径约300公里的密集岩石,位于直径480公里的火山口内。

当然,致密岩石的异常集中并不意味着小行星本身的直径为300公里。显然明显较小,几乎不超过20公里。但这太多了。

Gorynychus sundyrensis,牵着两栖类-恐龙(Dvinosaurus,相反,它不是穿山甲)。Gorynychs居住在二叠纪晚期的现代基洛夫地区,大小像狼。明显的掠食者/©Andrey Atuchin

要了解我们在说什么,我们回想一下:希克苏鲁布火山口,是在6600万年前在尤卡坦州(今墨西哥)沿海的十公里小行星留下的,直径只有180公里。就是说,形成威尔克斯土地火山口的“漏斗”比杀死恐龙的“漏斗”大2.66倍(更确切地说,正如我们已经写的那样,作为恐龙的一部分,成千上万的物种仍然生活在我们周围)。

南极冰坑很难探索:上面有超过一公里的冰。因此,他的确切年龄是未知的。我们只能说它不超过5亿年,因为否则板块构造已经可以消除小行星留下的致密岩石的异常浓度。

然后很容易使用逻辑。如果Chicxulub陨石坑小2.66倍,但是形成它的事件导致了生物圈的大规模灭绝和更新,那么Wilkes Land陨石坑应该比恐龙时代末期灭绝得多。但是,在过去的5亿年中,只有一次灭绝,明显优于白垩纪-古生物(6600万年前)。这是唯一的“超级灭绝”-这是彼尔姆。

结论本身表明,正是小行星离开了威尔克斯土地的陨石坑,导致了剧烈的寒流,杀死了当时所有的大型动物。

Wilkes Land火山口上有一个红色圆圈。爆炸形成过程中的可能力为数亿兆吨/©Wikimedia Commons

西伯利亚陷阱的喷发在其范围上也很独特,也可能是由它引起的。许多科学家支持这样的 理论,即强烈的小行星撞击应该在地球另一侧的一点上产生冲击波的会聚。2.52亿年前,威尔克斯陆地陨石坑所在的位置与西伯利亚陷阱的倾泻相对。

事实证明,在已知的地球历史上,最大的一系列火山喷发没有异常。什么打击乐器-这样的痕迹。创纪录的大型撞击坑必须与创纪录的大型熔岩喷发区相对应。

小行星对二叠纪灭绝的解释简化了对以下问题的回答:“为什么大多数物种在北热带生存?” 这颗小行星撞击南半球非常低的纬度,也就是说,它对北半球的影响可能要小得多。

到目前为止,对小行星的解释仅存在一个值得注意的问题:为了最终对其进行确认,有必要调查陨石坑本身或在南极其余地区发现弹坑的喷射痕迹。但是火山口和大陆上都覆盖着数千米的冰层,这使得在这里很难找到“犯罪现场的重要证据”。

您可以在Transantarctic山中寻找遗落在冰上的痕迹。

但是有一个细微差别:在这个大陆上探索山脉非常困难。那里很冷,派遣探险很昂贵。是的,在过去的一亿年中,这些山脉本身经历了强劲的崛起,而在二叠纪灭绝时期保存了多少完整的层并不总是很清楚。

如果对南极山脉进行更详细的研究,则可以证实或否认小二叠纪灭绝的原因。但是到目前为止,他们的研究正在进行中。受寒冷而稀薄的空气影响,在困难而美丽的地方进行地质勘查的后勤和技术困难很大/©Wikimedia Commons

她还消除了彼尔姆灾难独特性的原因。如果它是由普通的陆地火山活动造成的,它肯定会重演:地球上的火山在各个时代都有爆发。但是,如果问题出在离陨石坑一千公里之外的小行星上,那么大灭绝自然应该是最大的。毕竟,导致它的小行星注定是在可预见的过去中最大的撞击地球的小行星。

一方面,小行星对二叠纪灾难的解释听起来令人放心。事实证明,在地球上-没有外界的推动-这样一系列的火山喷发就不可能开始,这将结束现有的复杂生命。无需担心全球变暖将摧毁我们所有人的事实。

令人平静的消息到此结束。行星可能会被形成480公里直径的漏斗的物体击中,这意味着人类仍然明显低估了小行星的威胁。当然,如此巨大的小行星能够制造出威尔克斯地球陨石坑,不会意外掉落:天文学家会提前看到它。

THE END
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1.古代火山活动对人类历史的深远影响与现代启示:以维苏威火山为例具体而言,在阿克罗蒂里遗址的考古层位中,发现了表明该文明在火山爆发前后的生活痕迹,火山灰层的存在直接证明了事件的发生,而对米诺斯文明社会结构和贸易网络的分析则显示了其在公元前1600年左右开始出现明显衰退迹象[2, 3]。 火山活动还对气候产生了深远的影响。历史上,火山喷发所释放的气体和灰烬能够在全球范围内jvzquC41yy}/hxwyctjqc}myc{4dqv4374::8