寒武紀大爆發之謎:為什麼生命突然變得更加複雜?
奇愛之洋:揭開寒武紀早期火山噴發與海洋停滯的神秘面紗
编辑者: Inna Horoshkina One
根據最新的地球化學數據顯示,大規模的火山活動可能是觸發所謂「奇愛之洋」(Strangelove Ocean)現象的關鍵機制。這一特殊時期發生在寒武紀早期,當時位於現今中國南部地區的海洋水體,經歷了長一段時間幾乎完全停滯且缺乏循環的狀態。
研究人員針對揚子地塊(Yangtze Block)與保山地塊(Baoshan Block)中發現的「鉀質膨潤土」(K-bentonites)層位進行了高精度的年代測定。這些由火山灰沉積形成的岩層,被成功追溯至古代岡瓦那超大陸(Gondwana)西北邊緣所發生的一系列劇烈爆炸性超級噴發事件。
在地球科學領域中,鉀質膨潤土被視為紀錄重大噴發事件的可靠指標,因為它們在地質年代中能精確標記出近乎瞬間發生的劇變。新的研究詮釋指出,正是這些規模宏大的噴發活動引發了一連串的環境連鎖反應,最終導致海洋深處出現廣泛的缺氧現象(Anoxia)。
根據科學家的假設模型,火山噴發釋放的大量氣體顯著改變了海洋環境的酸鹼值(pH值),這對作為海洋食物鏈基礎的浮游生物造成了毀滅性打擊,使其生產力驟降。結果導致海洋陷入生物活動極度低迷的狀態,原本在表層水域常見的同位素分餾過程也因此幾乎陷入停擺。
寒武紀早期(約 5.41 億至 4.85 億年前)以著名的「寒武紀大爆發」而聞名於世,那是地球歷史上新物種出現速度最快、規模最大的生命演化時期。然而,就在這場生命繁榮的盛宴開啟之前,地質紀錄卻顯示海洋生物多樣性曾出現過一段神秘的衰退期。
「奇愛之洋」一詞正是用來描述這種生命力幾近枯竭的階段。在該階段中,生物量的急劇減少導致生物地球化學信號隨之減弱。過去,學界曾考慮過地外天體撞擊等外部因素來解釋此一現象,但隨著新的地球化學證據浮出水面,科學界的焦點已轉向地球內部的大規模岩漿活動。
來自全球六個不同地層剖面的晚寒武世(約 4.99 億年前)海相岩石硫同位素數據,為這一科學圖景提供了強而有力的支持。這些數據共同指向一場被稱為 SPICE(Steptoean 正碳同位素漂移)的大規模缺氧事件,進一步證實了當時的氧氣短缺並非局部區域問題,而是一場全球性的行星級現象。
這項發表於《通訊-地球與環境》(Communications Earth & Environment)期刊的研究,成功將這些地球化學異常現象與岡瓦那大陸邊緣的特定火山活動聯繫起來。該研究提出了一個統一的科學機制,合理解釋了當時海洋如何因為火山作用而暫時性地進入「關閉」或停滯狀態。
這場遠古的環境變遷為地球生命的演化史增添了什麼樣的註解?或許這正印證了自然界在劇變前的沉思。在生命迎來前所未有的大爆發前夕,海洋彷彿進行了一次深沉的呼吸,隨後陷入了短暫而凝重的寂靜。
德國哲學家高特佛里德·威廉·萊布尼茲(Gottfried Wilhelm Leibniz)曾有名言:「自然界不作跨越,但懂得停頓。」這句話在地球演化史中找到了完美的對應。那段看似死寂的時光,實際上是地球系統在為下一階段的生命奇蹟進行必要的調整與準備。
超級噴發、深海缺氧以及那段漫長的寂靜,最終被證明並非生命的終結,而是系統重新設定的過程。這段短暫的停頓與調整,反而成為日後寒武紀生命大爆發與生物多樣性飛躍發展的關鍵前提條件。
來源
Nature
Science Alert
Santa Fe Institute
Earth.com
Stanford Report
UW–Madison News
