集群灭绝指的是那些在地质时间尺度上很短一段时间里，绝大部分生命被完全抹去的事件。在地球的生命史上，集群灭绝反复出现。除了众所周知的五次著名的大灭绝事件之外，已知的集群灭绝事件其实还有十几次。
地球生命历史上的五次大灭绝事件，和疑似正在发生的第六次大灭绝。（图／原理）
公认的第五次大灭绝、也是最著名的一次集群灭绝，就是白垩纪-古近纪（K-Pg）灭绝事件，它大约发生在6600万年前的白垩纪末期，杀死了恐龙以及当时地球上70%的生命。通常认为，在这次灭绝事件中，一颗十几千米大的陨石撞上了地球，落向今天的墨西哥尤卡坦半岛，给地球留下了一道深深的疤痕，也就是希克苏鲁伯撞击坑。然而，一项新研究认为，大多数集群灭绝都有一个共同点：它们都发生在会喷出大量火山熔岩和有毒气体，时间长达数十万年甚至百万年的“超级喷发”事件之后。著名的K-Pg灭绝事件也不例外。在过去5.4亿年中（显生宙），五次最大的集群灭绝中的四次，以及其他一些更小的、但仍波及全球的集群灭绝，都与产生大火成岩省的主要熔岩事件相关。这一结果也证实了许多地质学家多年来的怀疑。研究已发表在《美国国家科学院院刊》上。集群灭绝事件背后的原因一直是科学界争论的焦点。以K-Pg灭绝事件为例，虽然许多科学家认为，陨石撞击是这背后的罪魁。但地质学家后来发现，在此次撞击之前，地球上实际上已经出现了长时间的喷发，并留下了被称为德干暗色岩的溢流玄武岩。长期的喷发会排放大量二氧化硫，使地球冷却，并导致可以在这些化石记录中寻到踪迹的集群死亡。一些研究人员认为，集群灭绝和溢流玄武岩事件之间存在的相关性是显而易见的。在这项新研究中，一组研究人员找到了一个新的切入点来研究这个问题。他们仔细研究了喷发的实际速率，这一速率可能与改变气候的气体被注入大气的速率有关。通过分析来看，研究人员发现，这一速率的确非常重要。在这项研究中，他们调查了大火成岩省，它指的是包含超过100000立方千米的岩浆的火成岩区域。可以做一个对比，1980年美国华盛顿州圣海伦斯火山喷发，涉及的岩浆量还不到1立方千米。德干暗色岩就是大火成岩省的一个例子，这里层叠的熔岩流呈现类似阶梯状的结构，它在100万年的时间里喷发，喷出的熔岩流至少500千米的距离，有些地方近2千米厚。而这些大型火山喷发产生的阶梯状的巨大火成岩区域，似乎在时间上与集群灭绝和其他重要的气候和环境事件相一致。团队将现有的对溢流玄武岩喷发的最佳估计，与地质记录中物种快速死亡的时期进行比较。为了证明这种相关性不仅仅是偶然的，他们还检查了喷发是否与随机产生的模式一样，并以一亿个类似模式重复，随后确定，喷发和灭绝之间的相关性是随机的可能性仅为百分之一。可以这么理解，虽然很难确定某次特定的火山喷发是否导致了某次特定的集群灭绝，但这项结果让科学家很难忽视火山活动在灭绝中的作用。研究人员介绍，就喷发速率而言，似乎有一个阈值，超过这个阈值，就会出现集群灭绝，低于这个阈值，可能会出现一些轻微的气候扰动，但不会出现灭绝地球上一半生命的情况。比如，在白垩纪和古近纪之交，无论是否发生撞击事件，都很有可能会发生某种程度的集群灭绝，德干暗色岩的喷发，几乎注定了K-Pg灭绝事件的发生。当然，撞击无疑让事情变得更糟了——陨石给了地球生命最后的致命一击。溢流玄武岩喷发在地质记录中并算不常见。上一次规模相当但明显更小一些的喷发，发生在约1600万年前的太平洋西北地区，产生了哥伦比亚河玄武岩省。喷发伴随着大量二氧化碳的释放，二氧化碳使大气变暖，而二氧化硫则使大气变冷。最近的证据表明，导致集群灭绝的冷却往往发生在变暖之后，因为二氧化碳在岩浆中的溶解度比硫磺低，所以会首先被排放出来。对溢流玄武岩事件的时间的更准确估计，是提供更好的喷发速率估计的关键，这使得这项研究得以进行。目前，科学界得出这类定量结论的能力，一直受到高精度地质年代学数据的限制。因此，这也是地质年代学的重要性的一个典型案例。我们对地球历史的故事仍然知之甚少，未来或许还有更多手段帮助我们回溯过去的时光。
#创作团队：
撰文：Takeko
排版：雯雯
#参考来源：
https://news.berkeley.edu/2022/09/12/mega-eruptions-linked-to-most-mass-extinctions-over-past-500-million-years/
https://home.dartmouth.edu/news/2022/09/what-killed-dinosaurs-and-other-life-earth
#图片来源：
封面图&首图：Tanya Grypachevskaya/Unsplash Photo Community