造成恐龙灭绝,火山活动触发物种大灭绝

 新闻中心     |      2020-04-16 08:46

恐龙的灭绝可能是由于巨大的小行星撞击地球和一系列巨大火山爆发造成。

近日,在两个独立研究中,研究人员使用不同的高精度测年方法,试图找出是什么导致了生命大量消亡事件。这两项研究都承认,德干地盾的火山活动在物种大灭绝事件中发挥着作用,但两项研究在强调火山活动触发力上存在分歧。相关论文近日刊登于《科学》。 这两项研究是在世界一流的地质年代学实验室进行的,虽然其使用不同的技术确定德干地盾岩浆活动的记录日期,但得到了非常相似的结果。这些研究表明,在引发白垩纪古近纪灭绝的原因中,既包括小行星冲击,也包括大型火山喷发。未参与这些研究的美国地质调查局的Seth Burgess告诉《中国科学报》,总的来说,这两种方法都比先前所用的方法更精确且有其独特的价值。

新的日期也证实了早些时候的估计,即熔岩流持续了大约100万年,但其中包含了一个惊喜:四分之三的熔岩是在撞击之后喷发的。之前的研究表明,大约80%的熔岩在撞击之前就喷发了。如果德干地盾的大部分熔岩是在撞击之前喷发的,那么喷发过程中释放的气体可能是导致白垩纪过去40万年全球变暖的原因。在白垩纪期间,气温平均上升了约8摄氏度。在气候变暖的这段时间里,物种进化出了适应温室条件的物种,结果却面临着来自尘埃的全球降温,或是由撞击或火山造成的气候降温气体。

恐龙曾经雄霸地球两亿年,虽然它的灭绝被认为源于一次小行星撞击事件,但实际上恐龙的灭绝原因还是个未解之谜。

10bet体育 1

然而,这个被称为德干地盾的区域发生火山喷发的时间仍不确定。科学家就其在地球上60%的动植物物种灭绝过程中发挥了多大作用存在争议。

根据今天发表在《科学》杂志上的新数据,似乎越来越有可能是6600万年前的一颗小行星或彗星的撞击,重新点燃了距离加勒比海撞击地点半个地球之外的印度的大规模火山爆发但目前还不清楚这两场灾难在多大程度上导致了几乎同时发生的大规模物种灭绝,恐龙和许多其他生命形式在这场灭绝中丧生。

10bet体育 2

1980 年代前,主流理论是巨大和长期火山喷发造成大量火山灰、气体和尘埃云层进入大气,改变地球气候,造成快速而致命的变化。

但这颗小行星并不是当时唯一造访地球的灾难。在今天的印度,当时有数不清的火山裂缝在地下裂开,释放出大量岩浆。在100万年里,这些火山喷发产生的温室气体可能会提高全球气温,破坏海洋,使生命在小行星撞击地球之前就已处于危险状态。

火山或小行星是恐龙灭绝的罪魁祸首吗?

10bet体育 3

另一个研究小组使用不同的定年法。氩─氩定年法(argon-argon dating method)将火山事件年代缩小到 5 万年内,计算结果为 66,052,000 年前。

DOI:10.1126/science.aau2422

寒冷的天气可能会让大多数生物永远无法恢复,从化石记录中完全消失:确切地说,是一场大灭绝。但是,如果大多数德干人在撞击后形成了熔岩陷阱,这种情况需要重新考虑。这改变了我们对德坎陷阱在K-Pg灭绝中所扮演角色的看法,要么是德干火山喷发没有发挥作用——我们认为这是不可能的——要么是在喷发的最低音量脉冲期间爆发了大量影响气候的气体。

从今天向前上溯到6500万年,是恐龙家族又繁盛到消亡的分水岭,科学家们普遍认为恐龙的灭绝源自于一次重大的自然灾难事件。而在6500万年前,地球上的确发生过一次大型小行星撞击事件——希克苏鲁伯陨石撞击,撞击的陨石坑就位于墨西哥的尤卡坦半岛。

地质时间范围方面,也决定了火山活动的时间和小行星撞击的时间。

求同存异

小行星/彗星可能在6600万年前重新点燃了印度火山,但它们在火山灭绝中的作用尚不清楚

美国普林斯顿大学的研究人员发现的证据证明德干地盾曾于6500万年前有大规模的火山喷发现象,并且给地球生态环境造成巨大破坏。新研究提示促成6500万年前印度德干地盾的巨大规模火山爆发可能有两个岩浆流,喷发产生的熔岩流位居地球历史之最,大气层中充斥着大量能够改变气候的二氧化碳和二氧化硫,巨量的火山灰飘散在全球的大气中,也遮蔽了阳光导致地球平均温度下降,这样的结果无疑是不利于恐龙生存的,所以恐龙的灭绝很可能也和德干地盾火山喷发有很大关系,其在小行星撞击事件之前已对恐龙等生命物种进行先行打击。

普林斯顿大学地球科学教授、另一项研究的共同作者 Blair Schoene 说,其他火山活动频繁的时期与大规模灭绝事件同时发生。

第二项研究使用了一种不同的方法确定火山喷发的时间。Schoene领导的一个研究小组,研究了夹在玄武岩层之间的锆石晶体。

德干圈闭中的哪些气体是在什么时候释放的,这是一个很难回答的问题,因为尽管地球历史上有过无数次玄武岩喷发,但今天并没有发生洪水。最近的一次火山喷发发生在太平洋西北部的哥伦比亚河附近,在经历了40万年的喷发后,距今已经减少了1500万年前。

德干地盾(地盾是指地台中有大面积基底岩石露出的地区)位于印度德干半岛西北部,面积相当于法国的3倍,这里至今还有一条原始火山链。近日有两个研究恐龙灭绝的研究组使用不同的高精度测年方法,试图找出是什么导致了生命大量消亡事件,而这两项研究都承认德干地盾的火山活动(而非单由小行星的撞击)在物种大灭绝事件中发挥着重要作用。

另一个发现则不那么精确,但表明大部分火山熔岩流是在小行星撞击地球后产生:撞击引发的地震达地震规模11 级(moment magnitude scale),人类从未亲眼目睹。

作者:唐凤 来源:中国科学报 发布时间:2019/2/28 8:55:54 选择字号:小 中 大 研究证实德干地盾火山活动触发物种大灭绝

同时发生的灾难可能给地球上的生命带来了双重打击,但细节尚不清楚。火山爆发会产生大量的气体,但是一些气体,比如二氧化碳和甲烷,会使地球变暖,而另一些气体,比如硫磺气溶胶,则在降温。撞击本身会将尘埃送入大气层,阻挡阳光,使地球降温,但没人知道这种情况会持续多久。撞击和德坎火山活动都能产生类似的环境影响,但它们发生的时间跨度大不相同。因此,要想了解每个因素是如何促成灭绝事件的,评估时机是关键。”

10bet体育 4

“搭建大规模灭绝的时间线至关重要,以理解人类正在造成所谓“第六次灭绝”(sixth extinction)的后果。 ”Schoene 说。

目前,已有证据表明,在小行星来访之前,地球的气候一直在变化。在碰撞前约40万年,地球逐渐变暖约5摄氏度,只是在大灭绝前温度骤降。一些人认为德干地盾可能是造成全球变暖的原因,这表明80%的熔岩是在希克苏鲁伯撞击之前喷发的。

研究人员说,改变气候的火山气体经常从地下岩浆库中泄漏出来,而不仅仅是在喷发期间,这一假设得到了来自当今火山的证据的支持,比如意大利埃特纳火山和墨西哥波波卡特佩特火山的气体泄漏。即使没有喷发,地下沸腾的岩浆也会将气体输送到大气中。我们认为很有可能很多来自岩浆系统的气体在火山爆发之前就已经存在了;它们不一定与火山爆发有关。在K-Pg灭绝事件中,显著气候变化的症状出现在火山爆发高峰之前。

10bet体育 5

Vanderkluysen 教授说,这支持了撞击是主要灭绝原因的理论。

Burgess告诉《中国科学报》:新问题是广泛的,但我认为其中最令人兴奋的几个问题是:如果行星撞击和火山喷发共同触发了大规模灭绝,我们能确定哪个触发对地球系统的特定部分更致命吗?它们的一致行动是否会让其变得更加致命?是否是一个对生物圈施加压力,另一个把生物圈推向临界点?为了回答这些问题,我们需要更准确的化石灭绝记录、撞击者到达记录以及德干地盾岩浆活动的时间。

10bet体育 6

不过希克苏鲁伯陨石撞击事件也是有可靠证据可以证明发生过的,使其发生的时间,很可能不得干地盾火山喷发要晚一点时间,因此有科学家认为,最先给恐龙等生命物种以严重生存打击的或是得德干地盾火山喷发,然后由小行星撞击不给恐龙家族以致命一击,最终导致了非鸟类的恐龙灭绝。因此,恐龙的灭绝或是由火山喷发和行星撞击这两种自然灾难共同导致的。

主要的关键点是,事情没那么简单。 “自然界很复杂”,他补充。只能尽可能详细研究这两种现象,尝试弄清楚来龙去脉。

锆石通常是在冷却的岩浆内形成的矿物,其所含的铀的放射性同位素会在该矿物结晶后立刻衰变,并缓慢但稳定地以已知的速率转变成为铅的同位素。因此,这两种同位素目前在某个锆石内的比例可被用来决定其年代,且年代的不确定性可低至4万年。

2013年,他们利用蒙大拿州的岩石,获得了迄今为止最精确的撞击日期。2018年,他们将其更新到66052000年前,大约8000年左右。然后,在2015年,他们从印度的少数样本中确定,在至少一个地点,德干圈闭爆发的峰值发生在那个日期之后的5万年左右,这意味着,在地质时期,这些事件基本上是同时发生的。现在,从覆盖更多德干圈闭的地区采集的岩石样本增加了三倍,研究人员已经确定,在印度大陆的大部分地区,火山爆发的高峰时间是相同的。这支持了该研究小组的假设,即小行星撞击地球引发了超级地震,导致印度火山活动剧烈爆发。印度火山活动几乎直接与撞击地点——加勒比海的希克苏鲁伯陨石坑(Chicxulub crater)——相对。

10bet体育 7

这两个研究团队的新定年结果一致:一个研究发现,大规模火山喷发就在大灭绝前发生。

Sprain团队的测年结果表明,火山喷发在撞击之前40万年就开始了,并在撞击之后开始加速,在小行星撞击后的60万年中释放了德干熔岩中的大多数。如果德干地盾引发了全球变暖,那么它们的二氧化碳排放量必须在熔岩流真正形成之前就出现了。研究人员表示,这减少了岩浆活动作为物种灭绝主要触发因子的责任。

斯宾恩指出,在同一期《科学》杂志上,普林斯顿大学的一个研究小组还将公布与德坎陷井有关的新日期,其中一些与伯克利小组的日期不同。伯克利的研究小组确定了实际熔岩流中斜长石矿物的年代,而普林斯顿的研究小组确定了熔岩流之间沉积物中锆石的年代。她说,由于不清楚锆石从何而来,这些日期只提供了熔岩的最大年龄。

10bet体育 8

这反过来引发一波持续了约 30 万年的火山爆发。

寻找火山活动时间

关于洪水玄武岩的信息匮乏是Renne和Sprain对德干圈闭感兴趣的原因之一。德干圈闭还很年轻,能够包含有关火山喷发顺序、影响和规模的信息,或许还包括火山爆发的原因。这让我们怀疑,我们是否可能看到一些外力机制,比如对德干盆地的冲击,对其他导致火山爆发的玄武岩的冲击,比如哥伦比亚河玄武岩或西伯利亚盆地。附近俯冲带的大地震或岩浆上升造成的压力积聚,会不会释放出洪水玄武岩中的这些主要片段?”

10bet体育 9

两项新研究确定了世界各地的熔岩流发生年代,发现地球正处于极端的火山活动时期,几乎在此同时,一颗小行星落在墨西哥犹加敦半岛,形成希克苏鲁伯陨石坑(Chicxulub Crater)。

解开恐龙灭亡之谜不仅仅是一个学术问题。Sprain说,了解火山喷发向大气中注入的二氧化碳是如何改变地球的,不仅对揭开恐龙灭绝之谜至关重要,对研究也很重要。这是距离我们最近的一次大规模灭绝。Sprain说,梳理行星撞击和德干地盾的作用,可能有助于人们弄清前进方向。

这项研究揭示了地球历史上周期性喷发的巨大熔岩流,以及它们是如何影响大气和改变地球生命进程的。在这项研究中科学家们报告了迄今为止印度火山爆发最精确、最准确的日期。印度火山爆发与白垩纪末期(即所谓的K-Pg界线)的全球灭绝同时发生。这一长达百万年的火山喷发过程在整个印度大陆上喷出了至少500公里的熔岩流,形成了所谓的德干地陷(Deccan trap),淹没了玄武岩,有些地方的玄武岩厚度接近2公里。

10bet体育 10

费城卓克索大学地球科学教授 Loyc Vanderkluysen 告诉法新社,他们能非常精确地再现白垩世末期的事件顺序。

DOI:10.1126/science.aav1446

10bet体育 11

人们普遍认为,6,600 万年前一颗小行星撞击地球,大量尘埃抛入大气层,遮挡阳光,造成植物无法进行光合作用,对地球生态系统造成巨大影响。

谁杀死了恐龙?自从几十年前科学家在墨西哥湾发现一个巨大的陨石坑以来,答案似乎很简单:6600万年前,一颗巨大的小行星撞击地球,引发了巨大的海啸,同时尘埃遮住了太阳,导致全球气温骤降。

火山喷发导致恐龙等生物大灭绝的证据来自于研究人员发现的浮游生物尸体化石,时间跨度达到50万年,是因为德干地盾火山至少曾经发生过两次大规模的喷发现象,每次喷发都可以在10~20万年中给地球生态环境造成不利影响,两次喷发足以形成长达50万年的灭绝期。

随后,科学家在墨西哥加勒比海沿岸发现一颗古老小行星撞击产生的陨石坑,认为这陨石坑将大量尘埃送入大气层,阻碍了植物的光合作用,并使地球四分之三的生物灭亡。

印度西部德干地盾坚硬的熔岩流可能是恐龙灭绝的原因之一。图片来源:GERTA KELLER

但其实基本在同一时间,地球上还有一次重大的自然灾难事件一起发生,它就是德干地盾火山喷发事件了。

10bet体育 12

白垩纪古近纪物种灭绝抓住了公众的想象力,因为它涉及迷人的巨型动物的灭绝,而且,它迫使人类思考自己的死亡。其中一篇论文的通讯作者、美国普林斯顿大学地质年代学家Blair Schoene告诉《中国科学报》,我们现在正面临着所谓的第六次大灭绝,因此,了解过去的灭绝事件,对于我们理解当前灾难性的气候变化、生态系统破坏和潜在的大规模灭绝的可能性至关重要。

10bet体育 13

Loyc Vanderkluysen 教授是一研究团队的成员,团队利用辐射测量来测量印度的熔岩流,这些熔岩流称为“德干玄武岩”(Deccan Traps)。

■本报记者 唐凤

10bet体育,这两份报告的作者能以更精确的方式确定大规模熔岩流发生时间,并将定年误差从约100 万年缩减到数万年。

但是新研究反驳了旧观点。其中Sprain及同事对冷却熔岩形成的玄武岩进行了取样。他们使用氩氩年代测定法,测定了玄武岩的形成年代,从而直接判断火山喷发的时间。

“最大的问题是,灭绝是在没有撞击的情况下发生的,或相反,灭绝是在没有火山活动的情况下发生的吗?”他对法新社记者说,但答案没人知道。

但Burgess表示,为了确定哪一组的解释更准确,人们需要更好的年代。这两项研究非常令人兴奋,因为它们提示的生物灭绝知识比我们以前所知道的要多,也告诉我们还有很多东西要学,并产生了新的问题。他说。

大部分孩童都知道,恐龙是在6,600 万年前被撞到地球的小行星杀死的,但科学家说这个故事可能没那么简单。 (Source:pixabay)

于是,研究人员用铀铅测年法,检测了锆石个体结晶内的铀铅同位素比。结果表明,德干地盾发生了4次高容量喷发事件,每一次持续时间约为10万年,并向环境释放了巨量的岩浆和改变气候的温室气体。这些喷发事件开始的时间比希克苏鲁伯撞击的时间早几万年。而德干喷发时释放到大气中的甲烷、二氧化碳和二氧化硫显著改变了地球的气候和环境,并在希克苏鲁伯到达很久之前就触发了大规模的物种灭绝。

完整的研究结果发布在《科学》 期刊。

地球的生物史存在着5次物种大灭绝事件。其中最著名的便是发生在白垩纪末期的物种大灭绝,它导致了非鸟类恐龙在地球上长期统治的结束。

之后,科学家就每个灾难性事件,对大规模死亡的相对贡献热烈争论。

堪萨斯大学劳伦斯分校地球化学家Noah McLean说,这场比赛代表着一场胜利。几十年来,许多地质年代学技术计算出来的年代无法一一对应。但McLean说,改进的技术和校准,帮助我们走出百万年的不确定性,得到精密的年表。

相关论文信息:

理解这一重大的驱动气候变化的物种灭绝事件的研究也为了解当前人类驱动的气候变化提供信息。

再见,恐龙先生

然而,是什么触发了白垩纪古近纪物种大灭绝仍然存在争议。更好地了解德干地盾火山爆发时间,尤其是与希克苏鲁伯小行星撞击进行比较,有助于解决这一争议。

DOI:10.1126/science.aaw0473

Schoene说,尽管这两项研究存在不同,但在德干火山爆发的总体时间上基本一致。如果对比两项研究的数据,会发现几乎完全一致。

之前的研究曾试图确定德干地盾火山爆发的时间和影响,特别是与希克苏鲁伯撞击时间相比照,但大多没有结果。英国利物浦大学地质年表学家Courtney Sprain表示,以前的研究无法确定德干地盾内的白垩纪古近纪界线。部分原因是技术精度低,而且采样不完整。好在地质年代学和相关技术也在不断改进,因此我们的工作受益于过去几十年的经验。Sprain说。

然而锆石十分罕见,Schoene表示,从岩石中筛选出锆石是一项耗时数年的工作。