超過 25 億年前,在地球末期二疊紀,生命的韌性受到了終極考驗。 每十個海洋物種就有九個滅絕? 以及陸地上近四分之三的物種? 在現在所說的偉大的死亡。
確鑿無疑的證據是火山活動劇烈期在今天的西伯利亞,在生態災難發生之前數十萬年,將物質噴射到大氣中。
現在,化學家發現了看起來像是子彈的東西:鎳同位素的痕跡,它改變了地球海洋的化學成分,引發了骨牌效應,最終導致動物窒息遍佈全球。
建立所有滅絕之母的案件是一項規模宏大的取證工作。 不乏證據,來自一連串的化石到巨大的火成岩板塊大約五億年前,在一系列災難性噴發中沉積下來的。
它講述了一個再熟悉不過的全球故事氣候變遷受火山爆發的影響,氣溫飆升奪走海洋的氧氣。 在陸地上,情況同樣嚴峻。植物經受住了變化很好,但是在數十萬年的時間裡,陸地動物逐漸消失。
弄清楚細節會讓事情變得有點混亂。 溫室氣體激增導致全球暖化嗎?消耗臭氧層化合物在大氣中撕開一個洞? 海洋大規模中毒?
在中國浙江省眉山市的地質中可以找到一條重要線索。 幾十年來,這條壓縮的岩石帶一直是二疊紀結束和三疊紀開始的標誌。
混合在構成這歷史關鍵層的沉積物以及世界各地其他類似層的沉積物中,有一種鎳濃度異常。
“鎳是許多生物體必需的微量金屬,但鎳豐度的增加會導致產甲烷菌(產生甲烷氣體的微生物)的生產力異常激增,”說北亞利桑那大學的地球化學家勞拉‧瓦西倫基 (Laura Wasylenki)。
火山噴出的氣溶膠肯定是這種金屬的來源之一,但在做出任何明確的聲明之前,需要排除其他更局部的環境因素。
由中國科學技術大學的Menghan Li和Yanan Shen領導的Wasylenki和團隊分析了取自加拿大北極地區的黑色頁岩樣本,這些樣本代表了二疊紀末大規模滅絕期間沉積的含氧和貧氧沉積物。
在滅絕期間的很長一段時間內追蹤了鎳特定同位素的濃度以及該元素的總量,然後與幾個解釋模型的預測進行了比較。
雖然同位素的含量在滅絕事件發生時幾乎沒有變化,但鎳的總濃度卻急劇下降,這表明渴求鎳的微生物爆發了對營養物質的吸收。
它們在低氧條件下快速生長? 和噴出大量甲烷? 這對所有方面都是壞消息,不僅會產生溫室氣體,還會貪婪地從環境中剝奪有機碳,為食物網提供食物,從而吸收海洋深處所有可用的氧氣。
“我們的數據提供了富含[鎳]的氣溶膠的全球擴散、海洋化學變化和大規模滅絕事件之間的直接聯繫。”說瓦西蘭基。
這也不是一個緩慢的死亡。 海洋化學的變化將在數十萬年的時間內發生,這是一個時間表反映在其他研究中。
研究鎳同位素以更好地了解遠古時期的化學波動是地質學家手中相對較新的工具,但有可能用於解開其他古代事件之謎。
雖然科學上不存在已結案的案例,但生物學中最災難性事件之一背後的故事正在慢慢變得清晰。
「在這項研究之前,西伯利亞陷阱洪水玄武岩火山作用、海洋缺氧和大規模滅絕之間的聯繫相當模糊,但現在我們有證據表明存在一種特定的殺傷機制,”說瓦西蘭基。
這項研究發表於自然通訊。