地球生命有著一段漫長而又極為動蕩的歷史。大規(guī)模的物種滅絕事件曾不止一次的發(fā)生在地球生命的歷史舞臺上，每一次這樣的事件都將本已高度多樣化的生物種群銳減到最低程度，每一次事件也都無一例外地改變了生物進(jìn)化的進(jìn)程。
在眾多滅絕事件中，最大規(guī)模的一次發(fā)生在大約2.52億年前，僅在短短數(shù)千年內(nèi)，約四分之三的陸地生物和95%的海洋生物盡數(shù)消失。這次事件標(biāo)志了二疊紀(jì)的結(jié)束以及三疊紀(jì)的開始，被我們稱之為二疊紀(jì)–三疊紀(jì)滅絕事件。
根據(jù)最新研究發(fā)現(xiàn)所描繪的二疊紀(jì)-三疊紀(jì)大滅絕開始的藝術(shù)構(gòu)想圖。| 圖片來源：PaleoFactory / Sapienza University of Rome
一直以來，有一種假說認(rèn)為，這次事件是是由西伯利亞暗色巖區(qū)域的大規(guī)模噴發(fā)引起的，這可能是一次巨大而漫長的火山事件，產(chǎn)生了一系列環(huán)境的連鎖反應(yīng)。然而，對于導(dǎo)致了這次大滅絕的確切誘因，學(xué)界仍然存在很大爭議，科學(xué)家仍不能完全弄清楚整個事件的因果觸發(fā)和事件順序。
直到現(xiàn)在，一個國際研究團(tuán)隊終于得出了結(jié)論，他們通過利用最尖端的分析技術(shù)和新穎的地球化學(xué)模型，首次對當(dāng)時的整個事件進(jìn)行了重建。研究結(jié)果被發(fā)表在了近期的《自然-地球科學(xué)》雜志上。
在新的研究中，研究人員啟用的是一個常被忽視的“環(huán)境檔案”——腕足動物的外殼化石。
腕足動物化石，其同位素組成揭示了導(dǎo)致地球上最大滅絕事件災(zāi)難的環(huán)境和氣候條件的線索。| 圖片來源：Ferrara University
這是一些已經(jīng)在地球上存在了超過5億年的生物。在南部阿爾卑斯山，存有保存完好的可供研究人員進(jìn)行科學(xué)分析的腕足動物化石。在2.52億年前，這些像生物帶著滅絕事件發(fā)生之前不久以及滅絕開始之初的“環(huán)境記錄”，沉積在了特提斯海（古地中海）的淺層大陸架底部。
阿爾卑斯山脈南部的白云巖，保存了獨(dú)特的二疊紀(jì)-三疊紀(jì)化石記錄，其中包括了腕足動物的化石。| 圖片來源：Renato Posenato / Ferrara University
在這項研究中，科學(xué)家對化石中硼元素的同位素進(jìn)行了測量。通過這項測量，他們能夠追蹤2.52億年前海洋中的pH值變化。測量結(jié)果表明，在滅絕事件開始之初，海水的pH值出現(xiàn)了大幅度的下降（酸化）。而由于海水的pH值與大氣中的二氧化碳濃度密不可分，因此通過海水pH值，可以進(jìn)一步地計算出當(dāng)時大氣中的二氧化碳含量。
研究人員接著將硼同位素與其他碳同位素的研究數(shù)據(jù)結(jié)合在一起，集中輸入到了地球化學(xué)模型中。這個以計算機(jī)為基礎(chǔ)的模型可以通過解析碳循環(huán)動力學(xué)、海洋氧化還原條件以及氮同位素的轉(zhuǎn)化，來模擬當(dāng)時的地球進(jìn)程。
他們發(fā)現(xiàn)：最初的海洋酸化與來自西伯利亞的大量火山二氧化碳注入大氣有關(guān)，而這樣的狀況對當(dāng)時的生物產(chǎn)生了致命影響，導(dǎo)致了海洋鈣化生物在滅絕事件的剛開始時就慘遭滅絕。
不僅如此，二氧化碳的釋放還產(chǎn)生了進(jìn)一步的后果。隨著溫室效應(yīng)引發(fā)的全球性溫度升高，陸地上的化學(xué)風(fēng)化作用也得到了增強(qiáng)，這驅(qū)動了海洋表面溫度的升高，以及越來越多的營養(yǎng)物質(zhì)通過河流和海岸進(jìn)入海洋，在幾千年的時間里，致使海洋變得過度肥沃，其結(jié)果就是導(dǎo)致三疊紀(jì)早期的海洋中出現(xiàn)了嚴(yán)重的脫氧和硫化物中毒。正是這種相互關(guān)聯(lián)的生命持續(xù)周期和過程中出現(xiàn)的多米諾骨牌式的倒塌，最終導(dǎo)致了在二疊紀(jì)-三疊紀(jì)交替之際的大規(guī)模滅絕性災(zāi)難。
研究的分析結(jié)果還帶來了新的發(fā)現(xiàn)。一直以來，甲烷水合物的溶解曾被認(rèn)為是進(jìn)一步加劇了滅絕事件的原因?，F(xiàn)在，根據(jù)新研究的數(shù)據(jù)顯示，這種說法的可能性是極低的。
這項新的研究具有非常積極的意義。新的研究不僅首次系統(tǒng)地利用了腕足動物作為環(huán)境檔案，還改進(jìn)并新開發(fā)了相關(guān)的分析方法。為了進(jìn)行精確的分析，研究人員所使用的是高精度的同位素分析，以及最先進(jìn)的二次離子質(zhì)譜計（SIMS）的高分辨率微分析。這些技術(shù)使得科學(xué)家不僅能夠重建大氣中二氧化碳濃度的演變，還可以清楚地追溯火山的活動，最終使得以如此精度來重建2.5億多年前的地球環(huán)境成為可能。參考來源：https://www.geomar.de/en/news/article/ausloeser-fuer-groesstes-massenaussterben-der-erdgeschichte-identifizierthttps://www.nature.com/articles/s41561-020-00646-4
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