如果没有氧气,地球就不会像今天这样生机勃勃。这是大家的共识。就我们所见,几乎所有的生命都靠呼吸氧气而生存。
特别是在二氧化碳排放严重,温室效应持续升高地球温度的情况下,大家都怀念那个氧气更多的时代。但是,您可能没想到更多的氧气并不总是更好。在氧气充足的年代,地球上的生命也很艰难。
昨天刚刚介绍过,科学家最近的一项研究表明,大约24亿年前,由于地球自转速度减慢,蓝藻提供了光合作用的机会,大量合成了一定量的氧气。这种氧气为地球上复杂生命的诞生奠定了坚实的基础。这一时期也被称为地球大氧化事件。
但是我们当时未提及的是,在大氧化事件之后,地球上发生了前所未有的灾难,以至于地球几乎变成了一个死气沉沉的炼狱,那就是著名的雪球地球事件。
氧气占据了温室气体原本占据的大量内容,导致地球温度急剧下降,甚至低于冰点。寒冷的天气让地球表面迅速结冰,冰盖甚至逼近赤道!因为冰是白色的,更有效地反射阳光,形成恶性循环,逐步降低了地球的温度,使地球成为冰冻死寂的世界。
直到后来,地球才迎来巨大的火山喷发,融化了冰川,地球才恢复宜居气候。若不是幸运的火山喷发,地球也不会像今天这样诞生生命。
不管怎么说,24亿年前,地球上只有蓝绿藻这种简单的生命存在,所以雪球地球事件虽然可怕,但并不是大灭绝。然而,2.52亿年前,地球迎来了真正的生物大灭绝事件。而造成这次生物大灭绝的原因,很可能也是因氧气的爆炸。
在我们地球的历史上,一共发生过5次生物大灭绝事件,其中发生在2.52亿年前的二叠纪生物大灭绝尤为恐怖。由于它一直持续到三叠纪时期,所以也被称为二叠纪-三叠纪大灭绝。在这次大规模灭绝事件中,大约90%的海洋生物和70%的陆生脊椎动物物种完全消失。比如我们熟悉的史前三叶虫,也在这次事件中灭绝。
对于二叠纪大灭绝的一些细节,比如它的起止时间,它的根本原因等等,科学家们仍然充满了疑惑。此前的研究认为,这场灾难的根源可能在于气候平均状态随时间的变化和火山喷发等因素。
在最近的一项新研究中,科学家们指出了一个之前被忽视的细节,这可能与这场灾难有关。也就是当大量的生物被迫退出历史舞台的时候,地球的含氧量发生了翻天覆地的变化。
佛罗里达州立大学(FSU)地球科学家肖恩·纽比等人发现,地球海洋的含氧量在二叠纪大灭绝事件开始前后突然激增,并持续了数万年时间,开始逐渐稳步下降。
纽比说:“从地质记录来看,最近一段时间几乎是一瞬间。当然,你也可以将其与现代人类造成的气候平均状态随时间的变化进行类比。我们离这一段时间还很远,已经带来了巨大而严重的变化。”
然而,仅在过去的100年里,地球大气中二氧化碳比例的增加,就导致了大量生物的灭绝,以至于今天很多人称其为第六次大灭绝。所以这不是令人惊讶的是,数万年来氧气水平的急剧变化导致了历史上最可怕的大规模灭绝事件之一。
目前同位素分析比较可靠和普遍,通过一系列分析海洋沉积物中的铊同位素,研究人能推断出亿万年前海洋的化学成分,从而确定氧气含量。
然而,这次研究人员发现,在那次海洋缺氧之前,氧气含量出现了激增。正是这个被忽视的细节拥有重要的秘密,可以解释为何会发生大规模灭绝事件。
目前,科学家们还不知道是什么问题造成了这种氧气的激增,但似乎这对生物来说并不是一件好事。研究人员推测,随着海洋含氧量上升然后下降,海洋生物面临着比单独下降更危险的双重挑战。
纽比说:“之前的研究认为,环境中氧气含量的减少导致了灭绝事件的发生。当时的DNA理论认为这是一个渐进的过程。我们惊奇地发现,这种超-高速氧化事件恰好与灭绝事件的起点重合,然后又降到正常水平。”
同样来自佛罗里达州立大学的海洋生物化学家JeremyOwens说:“由于目前的生物适应更高的氧气含氧量,导致氧气的减少尤为关键。如果原始环境的含氧量不高,那么会有很多生物能适应这种环境。所以,任何一种剧烈的波动,都会产生巨大的影响。”
接下来,研究人员希望研究分析其他几起大灭绝事件,看是否有类似情况出现。更好地理解氧气激增的原因,不仅有助于我们推测大灭绝事件的前因后果,也能指导我们怎么样看待当今的气候危机及其持续影响。地球生物至少迎来了一次大灭绝由于大气成分的变化,这次是否会导致灭绝,还需要科学家们深入研究。
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