中國科大揭示奧陶紀末生命大滅絕新機制

　　火山活動是全球氣候變化和海洋化學(xué)組成巨變的主要驅(qū)動力之一，其中“平流層火山噴發(fā)”（即火山物質(zhì)噴發(fā)至平流層-大約離地表20公里）對全球氣候有直接的影響。在過去5.4億年的地質(zhì)歷史中，發(fā)生了數(shù)次大規(guī)模的火山噴發(fā)以及5次生命大滅絕事件，但評估火山活動的噴發(fā)強度以及它們對生命演化的影響一直是極具挑戰(zhàn)性的科學(xué)問題。

　　近日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)沈延安課題組以高精度硫同位素分析為主要研究手段，發(fā)現(xiàn)在奧陶紀末生命滅絕事件的過程中硫同位素產(chǎn)生了非質(zhì)量分餾，提出“平流層火山噴發(fā)”是奧陶紀末生命滅絕事件的驅(qū)動機制這一新觀點。相關(guān)研究成果近日以Large mass-independent sulphur isotope anomalies link stratospheric volcanism to the Late Ordovician mass extinction 為題發(fā)表于綜合學(xué)術(shù)期刊《自然-通訊》(Nature Communications)。論文的第一作者是副研究員胡東平（2017年畢業(yè)于沈延安課題組）。 本+文`內(nèi).容.來.自：中`國`碳`排*放*交*易^網(wǎng) t a np ai fan g.com

　　奧陶紀末生命滅絕發(fā)生在約4.4億年前，造成了全球海洋中約85%物種的消失，也是地球過去5.4億年來第二大生命滅絕事件。傳統(tǒng)觀點認為，奧陶紀末生命滅絕與當時冰期的開始和結(jié)束有成因上的聯(lián)系，主要基于全球冰川的形成和消融決定了海洋生命系統(tǒng)的空間變化。但越來越多的證據(jù)表明，奧陶紀末的兩幕式生命滅絕與冰川的形成和消融在時間上并不完全一致。因此，奧陶紀末生命滅絕的驅(qū)動機制一直是地球科學(xué)領(lǐng)域未解的重要問題之一。 本@文$內(nèi).容.來.自：中`國`碳`排*放^交*易^網(wǎng) t a np ai fan g.c om

　　針對這一科學(xué)問題，沈延安課題組開辟了新的研究思路，他們對華南奧陶紀末生命滅絕地層中的黃鐵礦進行了高精度同位素分析，發(fā)現(xiàn)伴隨著晚奧陶火山的噴發(fā)，硫同位素出現(xiàn)非質(zhì)量分餾，當火山活動減弱和停滯后，硫同位素又呈現(xiàn)質(zhì)量分餾。奧陶紀末非質(zhì)量硫同位素記錄的發(fā)現(xiàn)是23億年以來地質(zhì)記錄中的首次報道（下圖）。因此他們提出奧陶紀末火山活動為“平流層火山噴發(fā)”并觸發(fā)和驅(qū)動了當時的生命滅絕事件。

　　該研究認為，奧陶紀末“平流層火山噴發(fā)”將大量二氧化硫、硫化氫和其它火山物質(zhì)輸送至平流層并形成了以硫酸鹽為主的氣溶膠層（下圖）。硫酸鹽氣溶膠層對全球氣候變化和地球系統(tǒng)的熱量平衡起著至關(guān)重要的作用，因為平流層硫酸鹽氣溶膠反射短波的太陽輻射、同時吸收長波段的太陽輻射，從而導(dǎo)致地球表面溫度下降（即加熱自己，冷卻地球）。在平流層的臭氧層附近，火山噴發(fā)的二氧化硫等含硫氣體經(jīng)光化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生硫同位素的非質(zhì)量分餾，并形成硫酸鹽等沉降至地表和海洋中，最后保存于巖石中。經(jīng)過短暫的冷卻之后，“平流層火山噴發(fā)”釋放大量溫室氣體使地表溫度迅速升高并形成酸雨，導(dǎo)致陸地和海洋酸化以及海洋缺氧。因此，他們提出“平流層火山噴發(fā)”觸發(fā)和驅(qū)動的一系列全球氣候劇烈變化和海洋缺氧等環(huán)境惡化，直接導(dǎo)致了奧陶紀末生命大滅絕。

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　　沈延安介紹說，該項研究對現(xiàn)代全球氣候變化有重要的啟示作用。衛(wèi)星觀察數(shù)據(jù)表明，近50年來平流層的硫酸鹽濃度不斷升高，一種觀點認為是人類活動排放含硫氣體造成的，也有研究認為是現(xiàn)代火山不斷噴發(fā)導(dǎo)致的。很顯然，高精度的硫同位素分析能夠為探討這一重要科學(xué)問題提供有力的手段。 本`文@內(nèi)-容-來-自；中^國_碳0排0放^交-易=網(wǎng) ta n pa i fa ng . co m

　　該項研究受到國家自然科學(xué)基金創(chuàng)新研究群體、國家自然科學(xué)基金重點項目、中科院前沿科學(xué)重點研究項目等資助。 本`文內(nèi).容.來.自：中`國`碳`排*放*交*易^網(wǎng) t a npai fan g.com

　　論文鏈接

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