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安全島報人劉亞東A
來源：環球科學（ID: huanqiukexue）
作者：環球科學
圖片來源：pixabay
我們只要聞過臭雞蛋的氣味，恐怕就難以忘懷。而在約2.5億年前的地球上，可能遍地瀰漫著類似的臭味。更可怕的是，臭味來源於一種有毒的物質——硫化氫。
撰文 | 毛毛
審校 | 栗子
你有沒有聞過臭雞蛋的氣味？當你一無所知地拿起一枚雞蛋——它的外表看似完好，但其實已經變質了——輕輕一磕，雞蛋突然炸開，在油與蛋清碰撞出的“滋滋”聲中，一股惡臭撲面而來，簡單來說只有兩個字“酸爽”。
當雞蛋變質，蛋白質被細菌分解，會產生硫化物、氨氣、胺等物質，它們都具有強烈的刺激性氣味，共同組成了我們聞到的惡臭。雖然臭雞蛋本身的氣味層次如此豐富，但如果說到“臭雞蛋味”這個詞，我們最先想起的物質大概只有一種：硫化氫。
如果去網上搜索“硫化氫”，你除了會讀到“低濃度時有臭雞蛋味”這樣的描述，還會發現“劇毒”、“易燃”等警告。即使沒聞過，你大概也能想象出這種氣體的可怕。
如果我們在做飯時，真的不幸打到一顆臭雞蛋，至少還能趕快擦洗乾淨、給廚房通風，忍一忍也就過去了。但在大約2.5億年前的地球上，很可能大片海洋都是“臭雞蛋味”的，生物躲都沒處躲。
對生活在這個時期的所有生物來說，最大的問題卻不是氣味難以忍受，而是這種味道帶來的致命威脅——生物大滅絕事件。
最嚴重的生物滅絕
在地球歷史上五次大規模的生物滅絕事件中，最嚴重的並不是導致大部分恐龍滅絕的那次，而是發生在約2.52億年前的二疊紀末生物大滅絕。這次滅絕事件對整個地球生態系統造成了毀滅性的打擊，直接抹消了80%的海洋物種，陸地上的生物也難逃一劫。
在二疊紀末大滅絕事件後，原本繁盛的海百合數量大大減少（圖片來源：Vassil - Alias Collections）
就和其他大滅絕事件一樣，長期以來，對於二疊紀末大滅絕的原因也一直存在巨大爭議。很多研究將這次滅絕事件歸咎於西伯利亞火山噴發。當然，再巨大的火山也無法讓岩漿覆蓋整個地球。真正帶來危險的，很可能是火山噴發導致的氣候變化。但在火山噴發後具體發生了什麼？怎樣的氣候變化導致瞭如此嚴重的滅絕？
就在最近發表於《自然·地球科學》的一項研究中，加利福尼亞大學裡弗賽德分校的研究者認為，或許是 “臭雞蛋味”的硫化氫，毒死了大量的生物。
“死亡海域”
在海洋的深處，水中溶解的氧氣本就有限，如果在特殊時期，再有超量的有機物（往往來自進行光合作用的生物的屍體）從表層沉降下來，這些“屍體”的分解過程很容易就能將僅存的氧氣消耗殆盡。在這樣的缺氧環境裡，一類特殊的細菌可能會“挺身而出”，它們能“呼吸”硫酸鹽，並將其中的硫還原為硫化氫。
這樣的環境被稱為“靜海”（euxinic），名字聽起來很美麗，但靜海環境對多數生物來說往往是致命的——生存所需的氧氣匱乏，劇毒的硫化氫卻存在。萬幸的是，這樣的“死亡海域”穩定存在的條件非常苛刻，目前全球僅有不到0.5%的海底處於靜海環境，而且往往位於深的海域。
但如果這樣的水體覆蓋了更大的範圍，不僅能直接威脅到海洋中的生物，還會向大氣中釋放出有毒的硫化氫氣體，從而影響到陸地上的生態環境。
事實上，已經有大量證據顯示，在二疊紀末期大滅絕事件發生期間，大片的海洋都處於靜海環境。2008年，發表於《科學》的一項研究就從一類特殊的綠硫細菌（Chlorobiaceae）入手，找到了證據。
綠硫細菌是一類厭氧的光合細菌，能夠利用硫化氫等硫化物進行光合作用。綠硫細菌的無氧光合作用需要滿足兩個基本條件：一、處於海洋的表層，有足夠的陽光射入；二、有充足的硫化物。在表層海水裡，大部分情況下，硫化物就來自於深層海水釋放出的硫化氫氣體。也就是說，綠硫細菌出現，就意味著這裡曾經處於“死亡海域”中。
綠硫細菌光合作用光反應系統（圖片來源：Chen et al., 2020）
研究者分析了澳大利亞珀斯盆地內對應地層的巖芯，果然發現了綠硫細菌特有的色素物質。除此之外，地層中鐵元素的存在形式和硫同位素資料也證明，二疊紀末期許多海洋處於靜海環境。微生物釋放的硫化氫不僅讓海洋變成了真正的“死亡之海”，還讓陸地環境中充滿了難聞的氣味。
火山帶來的“惡臭迴圈”
那麼是什麼導致了“靜海”的擴張呢？在發表於《自然·地球科學》的新研究中，科學家利用地球系統模型給出了他們的推測。
按照這個模型，火山導致的氣候變化會帶來兩方面的影響：一方面大量降雨和雨水中溶解的酸性氣體，使更多岩石風化流入海洋，為海洋中的生產者提供了營養物質；另一方面，全球變暖會增強表層海洋中生產者的的新陳代謝。這兩項影響又會導致同一個結果——更多的有機物顆粒沉入深層海水，消耗更多氧氣。
加利福尼亞大學裡弗賽德分校的研究者，也是這項研究的作者之一Dominik Hülse表示，“我們的研究表明，整個海洋並不全都是缺氧的。這種情況往往開始於較深層的海水中。隨著火山排放出大量的溫室氣體，溫度升高，缺氧區域變得更大、毒性更強，並侵入到更淺的海域——那裡生活著大多數海洋動物。”反過來，靜海水域的擴張也會導致更多海洋生物死亡，它們的腐敗會消耗更多氧氣，從而維持了這種“惡臭迴圈”。
空氣中瀰漫的氣味，讓Dominik Hülse表情痛苦地捏住了鼻子（圖片來源：Dominik Hülse/UCR）
身邊的硫化氫威脅
這並不是只會發生在地球歷史上的事情，甚至不需要大規模的氣候變化，一些人為汙染也可能在區域性地區導致類似的結果。
去年10月，美國卡森地區的居民突然發現附近的空氣變得極臭，聞久了還出現了頭痛、噁心、喉嚨痛、眼睛灼痛等症狀。根據《洛杉磯時報》的報道，調查顯示，卡森地區一處倉庫發生了大火，這裡儲存的大量乙醇等化學物質順著下水道流入了附近的多明格斯海峽。
調查推測，化學物質殺死了海峽中的生物，從而讓這裡進入了“惡臭迴圈”——生物腐爛導致水體缺氧，缺氧環境下細菌產生了大量的硫化氫。這些硫化氫釋放到大氣中後，短短半個月內，當地相關部門就接到了近5000起投訴，卡森及周邊地區約3200名居民被迫臨時搬去酒店。
“我們無法確定，古代的大滅絕事件是否會在今天重演，” Hülse表示，“然而，這項研究確實說明，大氣二氧化碳濃度升高或許會給環境帶來意想不到的變化。”
參考連結：
https://www.science.org/doi/full/10.1126/science.abb6350#tab-citations
https://www.science.org/doi/10.1126/science.1104323
https://www.nature.com/articles/s41561-021-00829-7#MOESM1
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