現代快報訊（實習生 楊欣桐 記者 阿里亞）大約在兩億年前，一次生物大滅絕事件摧毀了過半的地球物種，為恐龍崛起鋪平了道路。至於原因，科學界推測可能是大規模的火山噴發。火山持續噴發向空氣釋放大量的二氧化碳，並讓陸地逐漸風化。
△火山爆發
那麼，事實果真如此嗎？近日，中科院南京地質古生物研究所研究員王永棟團隊與國內外科研人員合作發現了確鑿證據，表明火山活動是陸地風化和碳迴圈波動的主要誘因。相關研究成果發表在《自然—通訊》上。
80%的海洋生物滅絕，由火山噴發導致
46億年的地球，發生過5次生物大滅絕。其中，三疊紀-侏羅紀之交的生物大滅絕發生在距今大約兩億年前。“這場災難讓80%的海洋生物物種滅絕，陸生植物和四足動物受明顯影響。”王永棟說。當時，一些生物類群完全消失，騰出了廣闊的生存空間。恐龍就是從這個時候開始了它們稱霸地球的征程。
△約2億年的晚三疊世全球古地理圖
幾十年來，科學家們一直試圖瞭解是什麼導致了這次滅絕事件，理論原因包括小行星或彗星撞擊、地球演化和週期的逐漸變化以及火山噴發等。
巧合的是，與這次大滅絕事件幾乎同時發生的還有大規模的陸地大火成岩省——中大西洋火成岩省噴發事件。一說起“省”，大家的第一反應都是行政區域。實際上，“大火成岩省”不是一個省，而是指由火成岩所構成的巨型岩漿岩建造。
“這次的火山噴發主要發生在近60萬年的時間內，形成了橫跨北美和鄰近聯合大陸地區的大規模岩漿沉積。”中國地質大學（武漢）研究員沈俊介紹，雖然這次“超級火山事件”噴發時間短，但是岩漿沉積面積廣，體積大。“雖然現在已經過去了兩億年，但它的體積還是很大，在南北美洲和非洲等地都有分佈。”
因為火山噴發和大滅絕的時間重合，研究人員們想到了之間的因果關係。“這次超級火山事件是引起此次生物大滅絕的主要原因，並導致了一系列氣候和生態環境的劇變和擾動。”沈俊告訴現代快報記者，火山爆發釋放了巨量的二氧化碳，當時的二氧化碳濃度是現在的10倍。
作為“溫室殺手”，這些巨量二氧化碳就像瓶中逃出來的惡魔一樣，造成氣候變暖、海洋缺氧和海水酸化……這些變化又進一步增加岩石的化學風化速度。
尋找證據，汞元素成“破題”關鍵
科研人員們認為，兩億年前的火山活動可能影響到了全球。土地焦黑，大部分地方寸草不生，石頭被燒得像鋼炭……火山爆發後會留下明顯的痕跡。然而，在遠離火山爆發的地區，卻沒有絲毫痕跡。
“這個難題迫使我們不得不去尋找新的線索，我們發現沉積物中汞元素濃度和同位素可以有效記錄火山活動。”中國地質大學（武漢）教授喻建新說，這項工作不是普通人所想象的那樣簡單。“從構思到最後的論文發表，前前後後持續了6年之久。”
汞，俗稱水銀，由於熔點和沸點很低，和其他常溫下通常呈固體的金屬元素不同，常為液體並且極易揮發成為氣體。它可以在大氣中進行長距離傳輸，因此十分有利於在大範圍的陸海地層中儲存下來，可以作為追蹤火山活動蹤跡的良好指標。
△新疆準噶爾盆地郝家溝剖面
火山爆發會噴出含汞氣體，汞隨大氣散播後沉降下來，劇烈火山活動時期形成的地層裡汞含量會特別高。研究團隊分析了新疆準噶爾盆地的郝家溝和四川盆地宣漢地區的兩個地層剖面，開展多種方法的分析和研究。
△新疆準噶爾盆地和四川盆地兩個三疊紀-侏羅紀之交地層剖面的多引數分析結果，包括碳同位素、汞元素、化學分化指數以及黏土礦物等指標
研究結果顯示，兩個剖面都顯示出明顯的汞濃度的富集並伴隨著碳同位素的負偏，指示火山噴發對汞和碳迴圈有著巨大的影響。其次，化學風化指數和高嶺土含量在汞富集層位附近表現出明顯的升高，這反映該時期化學風化的強度明顯加強。
現實意義重大，與碳排放密切關聯
為什麼要關注兩億年前的火山噴發？火山活動和碳排放又有何關係？
“分析表明，在氣候變暖過程中，高緯度大陸環境對風化強度的變化比低/中緯度地區更敏感。”沈俊說，他們還發現，增強的化學風化作用持續了約200萬年。“這與碳迴圈模型的結果預測是一致的，即碳釋放事件發生後，大氣中過量二氧化碳的減少需要時間。”
王永棟指出，地球有自我調節能力。二氧化碳增加可使地球變暖，並進一步增加岩石化學風化的速度。而風化的沉積物又可封存相當數量的二氧化碳，降低大氣中二氧化碳的含量。“不過這個過程相當漫長，大概需要200萬年。”
“當時的火山活動導致了很多環境惡化的現象，例如全球變暖、臭氧層破壞、海洋酸化等。這些環境惡化現象與當下的環境問題有諸多相似之處。”王永棟說，這項研究對於理解歷史上的氣候變化，以及當下的環境治理都有啟示意義。
（研究團隊供圖）
