科学探索|我们为何关心生物灭绝?( 二 )



科学探索|我们为何关心生物灭绝?
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金字塔上的货币虫,它们被斯特拉波认为是金字塔建造者扔掉的豆子所化 。[2]
在这次事件中,底栖有孔虫数量锐减,灭绝了全部物种的30%~50% 。而与之同时发生的,则是一次惊人的碳排放事件:根据估算,大量二氧化碳被排放,速率高达平均每年约4000000000吨——而这样迅速大量的碳排放,极有可能持续了整整五万年[3] 。而随着大气二氧化碳浓度的不断升高,地球平均温度也随之上涨了5~8℃ 。这次事件被称之为“古新世-始新世极热事件(Paleocene–Eocene Thermal Maximum)”,简称,PETM 。
PETM在发现之初,便因为其突如其来的插入以及过大的δ18O偏移值而被当做误差而舍弃 。直到1991年,加州大学圣巴拉拉分校的Jim Kennett在南大洋钻芯中再次注意到了这个异常的同位素变化:在古新世与始新世的交界处,δ13C与δ18O均出现了异常的漂移[4] 。δ18O的偏移对应着温度的急剧上升,而δ13C的偏移则代表了大气中二氧化碳含量的激增 。

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而更有意思的是,除了灭绝之外,有孔虫类群还出现了更加奇怪的响应——2002年,DeborahThomas注意到,这批钻芯样品中的有孔虫壳体只有PETM之前和PETM的δ13C值,而缺失中间的过渡状态[5] 。也就是说,在碳排放出现伊始,有孔虫便停止了繁殖,又或者,碳排放的速度极快,以至于无法被化石记录下来 。
这样迅速的碳排放很难用一般的火山排气来解决 。虽然格陵兰岛的火山活动也处于同一时间段,但研究人员怀疑它能否实现这样迅速而广泛的影响 。人们开始将目光投向另外一种重要的碳源——甲烷气水包合物(Methaneice) 。这个名字可能大家并不熟悉,但是它的另外一个名字在十年前可谓是家喻户晓——可燃冰 。
由于这些可燃冰内的甲烷是微生物代谢产生的,因此天然具有更加极端的δ13C的负漂移值 。在同等情况下,甲烷能够造成比二氧化碳更为明显的碳同位素偏移 。但是即便如此,也无法解释为什么δ13C的负偏移几乎稳定的持续了4.5万年——除非有额外的碳参与进来 。
可是哪里能变出这些额外的碳呢?
福尔摩斯有言:“当你排除了一切不可能之后,剩下的无论多么不合理,也一定就是真相 。”虽然搞科学不能靠排除法来探寻真理,但是这确实是一个极其有用的探路方法——当人们绞尽脑汁也无法补上这额外的碳时,那么这些碳或许只能来自于地球之外——2003年,罗格斯大学的Dennis Kent大胆判断,导致PETM的大量碳来自于一颗富碳小行星的撞击[6] 。
他的证据是地层中发现的单畴磁性纳米颗粒,这不同于微生物产生的磁性颗粒,只能来自于外太空中 。不过他的想法并没有受到广泛的重视 。毕竟1000万年前小行星才撞了一次地球,这又变出一个来,似乎有些,太过频繁了?

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当然,更加重要的反驳主要来自于碳的需求量 。如果这次事件是小行星导致的,那么它需要贡献上千亿吨外星碳——这简直是无法想象的事情 。但是,假如小行星并非是主要的碳源贡献者,而是一个触发过程,那么模型或许又会变得很不一样 。小行星的撞击会加速地球上甲烷水合物的释放过程,也会诱发剧烈的火山活动,而它本身携带的碳也能够在短期内迅速拉升大气中的碳含量 。而这一切的结果就是,一次明显异常的,快速的升温事件 。