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地球灾难史与机遇图解(6)超级火山大爆发!
送交者: 格致夫 2014年05月15日16:29:06 于 [教育学术] 发送悄悄话

地球灾难史与机遇图解(6)——超级火山大爆发!


   人类多灾多难的地球母亲,在其46亿年漫长的演化进程中,小规模局部性灾难不计其数,全球规模的大浩劫也曾接二连三地发生。历经16亿年之久的全球大冰封之后,在地球历史周迎来周日子夜的时候,生物进化展现出一幅跃进式大发展的绚丽画卷,大型动植物的出现彻底改变了以往地球死气沉沉的单调面貌。

然而,好景不长,两亿五千万年前,地球上发生了又一场生物大灭绝的悲剧!古生物化石研究发现,二叠纪末期(即2.5亿年前,地球历史周周日午后),地球上已经进化出的各种动植物和海洋生物在短期内突然消失达95%!究竟是什么原因导致地球历史上这场最惨烈的生物大灭绝呢?

这个问题困扰相关领域的专家学者很多年。他们首先否定了小行星撞地球导致生物大灭绝的可能性。假如是那样的话,生物灭绝应该在极短时间内发生。化石研究却发现,生物是在一个大约10万年的较长时期内逐渐消失的。

几年前,在俄罗斯西伯利亚进行的石油勘探钻井偶然间解开了这个谜底。石油地质工作者在深埋地下3000米的岩层中发现了2.5亿年前的火山熔岩。进一步的地质调查发现,这些熔岩的分布规模十分惊人。其范围达数千公里!通过研究者们此后的深入调查研究,逐渐揭开了这场非同寻常大爆发的本来面目,以及由此引发的全球规模的灾难性连锁反应。

这是我们地球历史周周日午后两三点钟,西伯利亚高原的一连串超大规模火山爆发引发又一场洗劫整个地球的大灾难。这场超大规模的火山大爆发延续近50万年,产生约500万平方公里的熔岩。假如这些熔岩以1500米厚度均匀分布,将足以覆盖整个中国版图! 

火山爆发有三种物质,熔岩、火山灰和气体。熔岩所到之处毁灭一切,但其作用范围相对较小。火山灰影响所及,面积就比熔岩大很多,但其影响较轻,尚不至于致命。而影响范围最广、后果最严重的是是火山喷发释放的数十亿吨的二氧化碳和二氧化硫气体。它们才是导致全球性生物大灭绝的罪魁祸首。

研究者们发现,2.5亿年前的植物叶片化石上吸收二氧化碳的小孔要比今天的少很多(下图为显微放大的叶子化石)。这意味着当时大气中二氧化碳浓度很高,因而只需很少的小孔即可满足植物生长的需要。据研究者推算,当时地球大气中温室气体的浓度是今天的20倍!

这些巨量火山气体的一个直接作用是导致地球的光照面积急剧缩小,带来地球数年酷寒严冬。而二氧化硫气体与空气中与水蒸气作用又形成硫酸酸雨,对动植物造成极大伤害。

酷寒气候结束后,因大气中二氧化碳浓度的急剧升高形成温室效应,地球的温度升高达10华氏度。气候和环境的这种急剧变化足以导致地球大范围植物的毁灭,从而引起食物链崩溃,这又导致陆地动物的大量死亡。

   这一全球性的气候剧变,甚至作为海洋生物乐园的大海也未能逃脱其致命影响。温度升高导致洋流停滞,海水中含氧量急剧下降。研究者们从海底2.5亿年前岩层中发现的“愚人金”(黄铁矿,颜色为淡金黄色,故有“愚人金”之称)提供了这方面的证据,因为愚人金只能只能在缺氧的环境生成。

   海水中缺乏氧气,促使一些适应此类环境的特殊微生物(如紫硫菌)大量繁殖。而紫硫菌类微生物会释放含硫的有毒气体硫化氢。这就给大多数依赖氧气维生的海洋生物带来灭顶之灾。随着这类细菌在缺氧环境中的迅速繁殖,大海这个家园就成了海洋生物们的屠戮场和坟墓!

   然而,这并非这场大灾难的全部。海洋中还存在巨量的甲烷水合物,它们是甲烷被凝结在海底冰冷的水中形成的。这中水合物极不稳定,温度升高几度,就可能导致其分解而释放出甲烷气体。而甲烷气体的温室效能是二氧化碳的20余倍。海底大量甲烷水合物的分解,足以导致地球大气层温室效应的加剧,使地球温度进一步升高。而升高的温度又导致更多甲烷的释放,因此形成恶性循环。


   有研究者认为,2.5亿年前的情况正是如此。这一效应导致地球气温又上升了10华氏度。这意味着火山大爆发引发的连锁反应使地表温度总共升高达20度!从而引发这场全球范围的生物大灭绝。

   不幸中的万幸,这场大灭绝尚有约5%的幸存者,其中就包括犬齿龙。这种动物在对付其天敌和其它凶猛的食肉动物过程中,练就了一种善于挖洞的技能,这使它们能够在当时严苛的环境中逃过一劫。研究者们相信,正是这种其貌不扬的小型动物中的一个支系演化为哺乳类,最终成为我们人类的祖先!而这场大浩劫的作用之一是彻底消灭了它们的天敌,从根本上消除了它们的生存威胁。从而改变了生物演化的方向和进程。

   科学家们相信,类似于这场西伯利亚规模的超级火山大爆发,并非完全不会重演,但其频率会非常低,数亿年才有可能爆发一次。大自然引发的其它全球性大浩劫也同样属于极小概率事件,无需担忧。

   真正的忧患来自人类活动对我们脆弱的环境生态系统的威胁!据估计,人类在过去短短的一两百年间(工业革命以来)就已经向大气中排放了20 - 30兆吨的二氧化碳气体,而目前海底的甲烷水合物粗略估计总量有30兆吨。人们有理由担心,不断增加的温室气体会导致全球气候变暖恶化到失控的程度,从而引发海底甲烷水合物的分解。果真如此,那将是2.5亿年前全球浩劫的重演!

   尽管人类今天的科技已经十分发达,但面对如此惨烈的大浩劫,全球70亿人中能够侥幸逃过一劫的将寥寥无几。


(未完,待续)


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