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“平流层火山喷发”致4.4亿年前奥陶纪末生命灭绝

2020-05-15 14:20:48来源:《中国科学报》

中国科学技术大学沈延安课题组以高精度硫同位素分析为主要研究手段,发现在奥陶纪末生命灭绝事件的过程中,硫同位素产生了非质量分馏,他们提出“平流层火山喷发”,即火山物质喷发至平流层——大约离地表20公里,是奥陶纪末生命灭绝事件的驱动机制这一新观点。相关研究成果近日发表于《自然—通讯》。

奥陶纪末生命灭绝发生在约4.4亿年前,造成了全球海洋中约85%物种消失,这也是地球过去5.4亿年来第二大生命灭绝事件。传统观点认为,奥陶纪末生命灭绝与当时冰期的开始和结束有成因上的联系。但越来越多的证据表明,奥陶纪末的两幕式生命灭绝与冰川的形成和消融在时间上并不完全一致。

针对这一科学问题,沈延安课题组开辟了新的研究思路,他们对华南奥陶纪末生命灭绝地层中的黄铁矿进行了高精度同位素分析,发现伴随着晚奥陶火山的喷发,硫同位素出现非质量分馏,当火山活动减弱和停滞后,硫同位素又呈现质量分馏。

该研究认为,奥陶纪末“平流层火山喷发”将大量二氧化硫、硫化氢和其它火山物质输送至平流层。在平流层的臭氧层附近,火山喷发的二氧化硫等含硫气体经光化学反应产生硫同位素的非质量分馏,并形成硫酸盐等沉降至地表和海洋中,最后保存于岩石中。经过短暂的冷却之后,“平流层火山喷发”释放大量温室气体使地表温度迅速升高并形成酸雨,导致陆地和海洋酸化以及海洋缺氧。因此,他们提出“平流层火山喷发”触发和驱动的一系列全球气候剧烈变化和海洋缺氧等环境恶化,直接导致了奥陶纪末生命大灭绝。

沈延安介绍,卫星观察数据表明,近50年来平流层的硫酸盐浓度不断升高,一种观点认为是人类活动排放含硫气体造成的,也有研究认为是现代火山不断喷发导致的,高精度的硫同位素分析能够为探讨这一重要科学问题提供有力的手段。 (见习记者杨凡)

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